plc0043 风力发电机组偏航系统设计

摘要：

本文首先分析了偏航系统的工作原理，然后以西门子S7—200PLC为控制器，触摸屏为监控器，设计了硬件系统。整个硬件系统采用了闭环结构。根据偏航控制要求，设计了自动对风偏航、人工偏航控制算法、自动解缆控制算法、90侧风控制算法。本设计不仅提高了风能利用率，增大了发电效率。而且还保证了整个系统的安全性、稳定性。

第一章 绪论    3
1.1课题背景    3
1.2 国内外风力发电现状与趋势    4
1.2.1 国外风电发展现状与趋势    4
1.2.2 国内风电发展现状与趋势    5
1.3研究目的和意义    5
1.4课题主要设计的内容    6
第二章 风力发电偏航系统总体介绍    6
2.1 偏航控制系统原理    7
2.2各机构简介    7
2.3偏航控制    9
2.4制动控制    9
第三章 硬件系统配置    10
3.1偏航系统的组成    10
3.2偏航控制机构    10
3.2.1风向传感器    10
3.2.2偏航控制器    12
3.2.3解缆传感器    12
3.3偏航控制系统硬件设计    12
3.3.1偏航控制系统总体设计结构与思想    12
3.3.2偏航控制系统硬件电路图    14
3.3.3偏航控制系统设计各组成器件简介、选型及原理    15
3.4偏航控制系统设计流程图    16
3.5结论与分析    17
第四章 软件系统设计    17
4.1软件总体设计流程：    17
4.2 I/O对照表    20
4.3偏航系统控制过程分析    20
4.3.1自动偏航    20
4.3.2 90度侧风控制    21
4.3.3人工偏航控制    22
4.3.4自动解缆    22
4.3.5阻尼刹车    23
4.4 偏航系统基本步骤设计    23
4.4.1 自动偏航    23
4.4.2 自动解缆    25
4.4.3 手动解缆    26
4.5 偏航系统具体程序    26
4.5.1 自动偏航程序    26
4.5.2 自动解缆程序    29
4.5.3 手动解缆程序    30
4.5.4  90°侧风程序    31
4.5结束语    34
第五章 总结与展望    34
5.1 总结    34
5.2 展望    35
第六章 参考资料及文献    35
致谢    36

研究目的和意义

新的电网规程规定风机和风场必须能够解决电网故障时的运行的问题，即在

电网出现故障后一旦电网电压恢复正常，必须能够重新开始发电。这种规则己经

在德国和丹麦等一些国家实行了，它将会影响到将来风力发电系统的选择，这就是说将来的风力发电系统必须具有电网故障穿越的能力，为了实现这种功能，必须要作相应的工业化研究。

随着大众能源短缺和环境污染问题的严重加剧，风能作为可再生绿色能源，对其开发利用十分必要 。在风力发电中，为了提高风能利用率，风力发电机组的偏航系统要具有自动偏航的功能，即偏航系统要自动准确对风。风力发电机组的偏航系统一般分为主动偏航系统和被动偏航系统。主动偏航指的是采用电力或液压拖动来完成对风动作的偏航方式。被动偏航指的是依靠风力通过相关机构完成机组风轮对风动作的偏航方式。除此之外，偏航系统还必须具备故障检测功能。

本设计采用西门子S7—200PLC作为控制器。用闭环控制方式对风向角与偏航角偏差进行校正。同时进行了控制流程设计，考虑了可能出现的故障，提高了系统的可靠性、安全性。

课题主要设计的内容

 本课题主要设计的内容是风力偏航系统的设计组成和PLC控制系统设计,主要由以下内容组成：

（1）介绍了风力偏航系统的基本内容，包括风力偏航系统的发展现状以及风力偏航系统的流程；

（2）介绍了PLC的基本结构和工作原理，并对风力偏航控制系统进行设计分析；

（3）具体分析设计风力偏航系统的硬件系统；

（4）具体分析设计风力偏航系统的软件系统；