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1、重庆邮电大学移通学院本科毕业设计 论文 重庆邮电大学移通学院本科毕业设计 论文 I 摘摘 要要 21 世纪以来经济的不断快速发展和人民生活水平的不断提高 当今世界范围石油 煤 等不可再生能源的过度使用使环境受到严重污染 不可再生能源的储两也不是很多的前提下 新能源的开发和利用成为发展趋势 因此太阳能 风能 地热能等利用和开发尤为迅速 其 中风能是一种清洁 可再生的能源 在发电这一领域具有巨大的开发潜力和商业活力 风能 在古代都有所运用 现今对它的利用已经不局限于古时候的方法了 现在对风能的利用都在 进行着快速的发展 随着科学技术的不断进步 计算机和可编程控制的科研水平不断提高 为风力发电控制的
2、研究提供了一条新的途径 针对风力发电的随机性和不确定性 本文采用 西门子 PLC S7 200 对风力发电进行控制 主要内容包括电气原理图和设计流程图的绘制 PLC 电气元件的选择 发电机组的起动控制 偏航控制 温度控制和变压器控制 在接下 来的设计中详细的讲解了控制原理以及它的逻辑关系 仔细说明了各模块的功能 并对每一 模块的控制模块进行详细的实现功能说明 最后进行相关调试和功能的实现 利用完整的可 编程软件 STEP 7 Micro WIN32 SP3 V4 0 对 PLC 程序进行调试 检测运行和在线诊断等 关键词关键词 新能源 风力发电 可编程控制器 偏航控制 温度控制 重庆邮电大学移
3、通学院本科毕业设计 论文 重庆邮电大学移通学院本科毕业设计 论文 II ABSTRACT Since the 21st century with the rapid economic development and the continuous improvement of people s living standards the excessive use of non renewable energy such as oil and coal has seriously polluted the environment and the development and utilizatio
4、n of new energy has become a development trend under the premise that there is not much storage of non renewable energy Therefore the utilization and development of solar energy wind energy and geothermal energy are particularly rapid Wind energy is a kind of clean and renewable energy which has gre
5、at development potential and commercial vitality in the field of power generation Wind energy has been used in ancient times and now its use is not limited to the ancient methods and now the use of wind energy is developing rapidly With the continuous progress of science and technology the scientifi
6、c research level of computer and programmable control is continuously improved which provides a new way for the research of wind power generation control Aiming at the randomness and uncertainty of wind power generation this paper adopts Siemens PLC s7 200 to control wind power generation The main c
7、ontents include the drawing of electrical schematic diagram and design flow chart PLC selection of electrical components starting control of generator set yaw control temperature control and transformer control In the following design the control principle and its logical relationship are explained
8、in detail and the functions of each module are explained in detail And the control module of each module is described in detail At last relevant debugging and function realization were carried out and the PLC program was debugged tested and diagnosed online with the help of the complete programmable
9、 software step 7 micro win32 sp3 v4 0 key words New energy Wind power generation Programmable controller Yaw control The temperature control 重庆邮电大学移通学院本科毕业设计 论文 重庆邮电大学移通学院本科毕业设计 论文 III 目目 录录 前 言 1 第一章 风力发电概述 2 第一节 课题背景 2 第二节 国内风电发展状况 3 第三节 国外风电发展现状 3 第四节 本章小结 4 第二章 可编程控制器简介 5 第一节 PLC 的历史及产生 5 第二节 PL
10、C 的软硬件构成 5 一 CPU 的构成 6 二 I O 模块 6 三 存储器 7 四 电源模块 7 五 通信接口 7 六 编程器 7 第三节 PLC 的工作原理 8 第四节 PLC 的应用领域 8 一 基本应用 8 二 应用领域 9 第五节 本章小结 9 第三章 风力发电控制系统总方案 10 第一节 风力发电机组设计方案 10 第二节 风力发电机组的组成 10 一 风轮 10 二 增速齿轮箱 10 三 发电机 11 四 偏航装置 11 重庆邮电大学移通学院本科毕业设计 论文 重庆邮电大学移通学院本科毕业设计 论文 IV 五 塔架 11 第三节 传感器的选取 11 一 风向风速传感器的选取 1
11、1 二 机舱 塔架温度传感器的选取 12 三 发电机编码器传感器的选取 12 第四节 本章小结 12 第四章 风力发电系统硬件设计 13 第一节 发电机控制电路设计 13 第二节 偏航控制电路设计 14 第三节 温度控制设计 15 第四节 变压器控制设计 16 第五节 元器件的选取 16 一 PLC 选型 16 二 CPU 的选取 17 三 发电机的选取 17 四 伺服电机的选取 18 五 驱动器的选取 18 六 变压器的选取 18 第六节 本章小结 18 第五章 风力发电系统软件设计 19 第一节 I O 地址分配 19 第二节 主程序流程图 19 第三节 模块程序流程图及梯形图 20 一
12、发电机控制程序流程图及梯形图 20 二 偏航控制流程图及梯形图 23 三 温度控制流程图及梯形图 27 四 变压器控制流程图及梯形图 30 第四节 本章小结 32 结 论 33 致 谢 34 重庆邮电大学移通学院本科毕业设计 论文 重庆邮电大学移通学院本科毕业设计 论文 V 参考文献 35 重庆邮电大学移通学院本科毕业设计 论文 重庆邮电大学移通学院本科毕业设计 论文 1 前前 言言 风力发电控制系统是用来控制风力发电机组的稳定系统 在能源短缺的现在 新能源 的开发和利用尤为重要 风能作为可持续的再生能源 在新能源的开发利用也是取到优先 地位的 风能的利用从古到今都有运用 近代由于计算机和经济
13、的快速发展 风能以及不 在局限于传统的方式了 为了达到风能的最大利用 人们采取了自动控制 就是风机能够 自动调节机舱正面迎风 为了更好的控制 风力发电控制系统设计是避免不了的 本文采 用的是 PLC 做为控制器来做控制 其中包括对电机 风向 风速等的控制等 各个控制 模块控制流程图以及硬件电路图的绘制 让我们对风力发电系统控制有了个基本的了解 控制核心肯定好需要编写程序进行逻辑控制 它能保证各个模块正常运行而不会导致紊乱 的运行 各个模块的设计尤为重要 它会决定后面风力发电控制系统的性能 本系统设计在各个模块的单独设计中首先确定了说用到的元器件 然后对其进行相应 的选型 在者是电路如何连接以及
14、元器件起到的作用 在风力发电系统软件设计过程中 需要对机组的运行过程有很好的逻辑了解 然后逐步推导出最简洁且试用的流程图 有了 流程图在配合上输入输出地址 就可以快速准确的编写程序了 但要对使用的存储地址要 用很好的理解 不同位的地址要用到相应的指令 为了设计系统的稳定 编写者编写的梯 形图是非常重要的 本系统的研究对风力发电用很好的用处以至于对其他工业系统也起到 一定的参考价值 重庆邮电大学移通学院本科毕业设计 论文 重庆邮电大学移通学院本科毕业设计 论文 2 第一章第一章 风力发电概述风力发电概述 第一节第一节 课题背景课题背景 风是自然界中由于大气运动而产生的自然形式 随着科技的不断发展
15、 被发现的可用 能源也越来越多 早些时候被发现的能源有煤 石油和天然气 但是随着对这些能源的大 力开发以及被利用的广泛性就造成了一定程度上的环境污染 并且煤 石油 天然气都是 属于不可再生能源 有的科学家就预言了在未来的几个世纪里 地球上的煤 石油与天然 气的储藏资源将会被利用 煤 石油 天然气属于不可再生能源 而化石资源与核能是有 限的 由于过度的消耗会造成能源的枯竭 科学家为了避免这种情况的发生就另辟蹊径开 始寻找可再生能源 可再生能源有太阳能 潮汐能 风能 地热能等 地球上阳光的辐射能量只是其被消 耗用的总量的 15000 倍 而加强可再生能源的使用 不仅可以让环境得以保护 还可以改 善
16、环境以及气候 由于国际气候保护政策 常规的能源生产要与可再生能源相结合 在此基础上风能的广泛应用就很突出了 而风力发电就很好的利用风能的能量 1990 年德国就认为到 2050 年全球的 70 的能源消耗来源于可再生能源 在近几十年 风机和 水能已经运用得很广泛 原有得大型电站以及露天采矿 石油的挖掘已经对我们赖以生存 的地球和国家的土地造成无法弥补的损失 而风机就不会造成土地的损失 风机会使土地 资源得到更好的利用 在如今这个科技进步很快的时代 风机作为一个可更新的能源是可以发挥很大的作用 的 风机的运作的特点是有效的和无噪音的 一个 1500KW 的风机的发电量是能供应 1000 户家庭的用电量 这个价值是很可观的 风力发电所产生的电都有它的价值所在 一台风力发电机的使用年限为 20 年 而它所产生的能源却是它生产 使用以及自身消耗 的 20 至 100 倍 燃油会对环境造成一定的破坏以及对我们的健康造成影响 从这方面考 虑的话 风力发电就能更好的发挥它的价值 从现代风能的利用和历史久远的风车的用途 我们可以发现人们对新能源和可再生能 源是持肯定态度的 人们希望新能源能够得到广泛的
