基于PLC的风力发电机偏航控制系统设计.docx

基于PLC的风力发电机偏航控制系统设计摘要由于化石资源的日益枯竭和人类对全球环境恶化的倍加关注，因此清洁绿色的风力发电技术已深受全世界的重视。本设计主要研究的偏航系统是风力发电机组的重要组成局部。由于偏航机构安装在机舱底部，通过偏航轴承与机舱相连。当风向改变时，风向仪将信号传到控制系统，控制驱动装置工作，小齿轮在大齿圈上转动，从而带动机舱旋转，是风轮对准风向。当机舱的旋转方向Ief接近开关进行检测，当机舱向同一方向到达极限偏航角度时，限位开关会及时将信号传到控制装置内，控制装置会迅速发出信号使机组快速停机，并反转解缆，经过上述过程从而实现偏航控制使风轮始终保持迎风状态。根据边行系统的工作原理本设计所要解决的根本问题有：1、实现自动偏航控制及手动偏航控制的双控制系统设计2、设计偏航系统的制动装置以及扭缆、解缆保护装置的控制方法3、了解偏航液压系统的作用、工作原理和控制方法。4、编写驱动控制程序、扭缆、解缆保护程序。关键词：风向，自动偏航，风向仪，偏航电机DesignofYawControlSystemforWindMotorBasedonPLCABSTRACTCleanandgreenwindpowertechnologyhasgottengreatattentionbytheworldbecauseoftheincreasinglyexhaustedfossilresourcesandthemoreattentionontheglobalenvironmentaldegradation.Thisdesignmainlyresearchestheyawsystemwhichisanimportantcomponentofthewindturbine.Becausetheyawmechanisminstalledatthebottomoftheengineroomandconnectedtotheengineroomthroughtheyawbearing.Whenthewindchanges,windvanewillsendthesignaltothecontrolsystemtocontrolthedrivework.Thepinionrotatedonthebiggearring,whichcanturntheengineroomtomakethewindwheelturbinesonthedirectionofthewind.Whentherevolvingdirectionoftheengineroomisclosedtotheswitchtododetectionandtheengineroomreachesthemaximumyawangletothesamedirection,thelimitedswitchwillsendthesignalstothecontroldeviceintime.Thenthecontroldevicecouldquicklysendasignaltomakethesetquickstopandturnoverthecastloop.Afterabovetheprocess,itwillrealizetheyawcontrolandmakethewindwheelkeepthestateoffacingthewind.Accordingtotheworkingprincipleoftheedgesystem,thisdesignshouldsolvetheproblemasfollow.1、Realizingthedoublecontrolsystemofautomaticyawcontrolandmanualyawcontrol;2、Designingthebrakedeviceofyawsystemandthecontrollingmethodsofprotectiondeviceofthebuttoncableandthecastloop;3、Understandingtheeffectofyawhydraulicpressuresystem,workingprincipleandthecontrollingmethods;4、Writingthecontrollingprogramofdriveandtheprotectionprogramofbuttoncableandcastloop.KEYWORDS:WindDirection,AutomaticYaw,YawAngle,YawMotor目录、前言0第1章绪论11.1 风力发电的介绍11.2 风力发电的开展历史11.3 中国风力发电的开展现状3第2章风力发电机及偏航系统的工作原理32.1 风力发电机组的根本介绍32.1.1 风力发电机的分类32.1.2 风力发电机的根本构成及及原理42.2 风力发电机偏航系统的介绍42.2.1 偏航系统的分类42.2.2 偏航系统的组成52.2.3 偏航系统的功能及原理6第3章风电机偏航系统总体设计63.1 风电机偏航系统根本设计思路63.2 设计方案选择73.3 偏航系统硬件的选型73.3.1 电动机选型73.3.2 限位开关选型83.3.3 近开关选型103.3.4 风向传感器的选型113.3.5 PLC选型12第4章风电机偏航控制系统的硬件设计144.1 风电机偏航系统工作过程144.2 系统硬件设计144.2.1 PLCI/O地址分配144.2.2 PLC端子连接图154.2.3 偏航电机主电路设计15第5章风电机偏航系统软件设计165.1 风电机偏航系统整体流程图165.2 风电机手动偏航系统流程图175.3 风电机手动偏航梯形图18结论19谢辞20参考文献21附录23外文资料译文24刖三能源是人类生存所必需的最根本的物质，保证国民经济稳定开展的主要物资根底。伴随着一次资源的储存量越来越稀少和环境污染越来越严重导致人类对环境恶化的倍加关注，因此开发新型的清洁型能源也越来越受到全世界的重视。在所有利用清洁能源和二次能源作为发电的资源的技术中，利用风能资源发电的技术是最为成熟、本钱最低、对环境污染程度比较小，还是，最有开发规模和商业开发前景的能源转变技术。开展风力发电技术对于维护生态环境的平衡和稳定、实现经济平稳、健康、持续性开展等许多方面都有十分重要的意义。我国的领土面积大，风能资源也很丰富。可开发利用的的风能丰富。但是我国开始利用风力发电的时间较晚，在20世纪60年代才开始研究有使用价值的新型风力发电机。七十年代以后才开始渐渐的开展起来，不仅再装机总容量上有所提高，而且制造水平也在不断地提高。风力发电行业的意见也逐渐的统一化，统一向着更大规模、更高质量、更高的能源转换率的新平台开展。风力发电是开发利用风能的主要形式也是可再生能源开展的重点，市场辽阔、前景光明，将为国民经济开展提供更充足的物质保证。风电机作为风力发电的重要组成局部，提高风电机组的平安、可靠、经济运行十分必要。所以，加大对风力发电技术的研究，最大程度的利用风能和持久性的开发风能是十分有必要的。由于大自然的人风向是不断变化的，如果风力发电机的风轮与风向的夹角不能保持在90。，就会影响风轮吸收风能的能力，从而影响风能的转换率，并且会加大风机的载荷。而偏航系统的其中一个作用就是用一系列的元件跟踪风向的变化，通过动力元件带动机舱动作，使风轮扫掠面与风向保持垂直，以便最大限度的吸收风能，提高风力发电机的可利用率；还有就是它还具有一定的制动功能，为的就是在风机风轮与风向的夹角到达在90。保持机舱的位置不变，是风电机组稳定的运行。由此，深入的研究风力发电的技术对于充分的利用风能和持久性开发风能具有深远的意义。第1章绪论1.1 风力发电的介绍早在中世纪的时候人类就懂得利用风能来提水，这种方法只是让风能转化为机械能，提供动力，来减少劳动力。如今电力资源日益匮乏，为了解决这一问题人们就渐渐想到了利用风能来发电，所以锋利发的根本原理就是先把风能转换为机械能来时像个不同的磁场发生运动在根据磁生电的原理来产生电能。由于风能资源的许多优点现在也被世界上的很多国家当做重要的技术大力的开展。1.2 风力发电的开展历史风能是一种十分清洁的二次可重复利用的能源，与传统的能源相比较。风能是靠太阳光照不同形成的温差和地球的自转形成的，用它来发电就可以不依赖外部的资源，使得利用风能发电的本钱相对来说比较廉价。同时防止了废气排放造成污染的环境本钱，另外可以被利用的风能在全世界都有分布。正是因为这些优势，风力发电技术也渐渐成为了很多国家实现可持续开展的重要组成局部。中国在很久以前就懂得利用风能资源，但是利用风能来发电的技术却是近些年才开始接触，与“风车王国"荷兰等国家还有相当大的差距，还存在技术不到位、经验积累缺乏等许多的缺乏。中国不甘落后近几年的风电事业迎来了属于自己春天，这一进步让许多人对此感到欣喜不已，但是风电开展存在的质量和风险却也是不容无视的。在利用风能发电技术开展的100多年里，行业的领导者们通过各种艰难的尝试、不断的创新、经历不计其数的成功和失败，正是由于他们的不懈努力，如今的风力发电技术己经越来越成熟了。我们站在巨人的肩膀上，从国外借鉴先进的技术，再结合我国的实际情况进行改良和开展才是正确的、行之有效的方法。我国开始风力发电技术相对较晚，所以必须了解风力发电技术的开展历史，借鉴取风力发电技术开展过程中的经验和教训，显得十分必要。据全球风能理事会的不完全统计，全球范围内的风力发电产业的开展也是瞬息万变，日新月异。年平均增长率到达了28%,在2007年年底，全世界装机总容量到达了9400万KWh,并正以每年2000万KWh的速冻增长。在风力发电这个领域的投资总额也在不断增加。就在2007年，巨额的风电投资基金投向了中国。中国已将参加了风力发电事业的大家庭并渐渐向着世界上最大的风电市场的目标前行。中国时风能资源丰富区，这一优势也给中国风力发电技术事业的开展提供了优越的先天条件。据估计，中国内陆及近海地区的风能可开发量可到达为100OOO万KWh,这些地区主要在沿海地区和海拔比较高的内陆地区，例如，内蒙古、新疆、青臧高原等地区。表1-1全球风力发电量前十位国家国家装机容量所占百分比%德国2224723.6美国1681817.9西班牙1514516印度80008.5中国60506.4丹麦31253.3意大利27262.9法国24542.6英国23892.5葡萄牙21502.3其他国家1301813.8前十国家总计8110486.2全球总计94122我国已经把风力发电这一新型替代能源技术作为解决能源危机、应对当前大气环境不断恶化等问题的最重要的方法，并给予了大力扶持。2023年风电机组装机总容量到达了1000万KWh,制定了“风电特许权"招标等措施来推动风力发电技术的开展和创新。截至到2007年的年底，我国总装机容量到达604万KWh,在过去10年的时间里以每年50%的增长率不断扩大。在不久以后我国将成为全世界最大的风电开展市场。随着我国风电事业的开展电能供给紧张的情况己经得到缓解、不久以后我们也将看到由于风力发电技术的开展给生态环境带来的改变。随着风电市场的不断扩张的同时国产风电产业也迎来了新的开展。根据官方权威消息称，在2007年风电的新增的市场份额己到达产品总份额的55%左右。相较于2006年的数据提高了10个百分点，中国自主生产风电机组的能力也有了大幅提高，在风电开发建设方面也