本文關(guān)鍵詞：基于S7-1200的海上風(fēng)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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【摘要】：風(fēng)能是一種清潔的可持續(xù)能源。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的主要設(shè)備,它是風(fēng)力發(fā)電的重要組成部分。而控制系統(tǒng)又是重中之重,不僅要保證機(jī)組的正常運(yùn)行,還要實(shí)現(xiàn)風(fēng)能到電能的最大轉(zhuǎn)換效率。本文主要先從風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本結(jié)構(gòu)和理論入手,對(duì)貝茨理論、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的特性進(jìn)行了研究和分析,著重對(duì)雙饋異步發(fā)電機(jī)的工作原理進(jìn)行了研究,包括有功功率和無(wú)功功率分析,以及交流勵(lì)磁電源的分析。在此基礎(chǔ)上,基于西門(mén)子S7-1200控制器完成系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì),包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)的控制要求,完成對(duì)機(jī)組的各個(gè)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作,包括偏航系統(tǒng)、槳距控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),并進(jìn)行系統(tǒng)性能分析。當(dāng)風(fēng)機(jī)正常啟動(dòng)時(shí),啟動(dòng)槳距控制和偏航控制;當(dāng)風(fēng)速未達(dá)到額定風(fēng)速時(shí),進(jìn)行最大風(fēng)能追蹤;當(dāng)風(fēng)速超過(guò)額定功率時(shí),系統(tǒng)進(jìn)行恒功率控制,限制風(fēng)能的轉(zhuǎn)化,保護(hù)機(jī)組的安全。最后基于WinCC組態(tài)軟件完成系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本文的工作為海上風(fēng)電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)打下了良好的基礎(chǔ),提供了較好的技術(shù)積累。
【關(guān)鍵詞】：自動(dòng)控制 海上風(fēng)電 西門(mén)子S7-1200 WinCC 監(jiān)控系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM315
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-13
• 1.1 海上風(fēng)電的背景及意義10-11
• 1.1.1 海上風(fēng)電的研究背景10
• 1.1.2 課題研究的目的和意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外海上風(fēng)電的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.1 國(guó)外海上風(fēng)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀11
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)海上風(fēng)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)12-13
• 第2章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分析及數(shù)學(xué)模型13-25
• 2.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的基本理論13-19
• 2.1.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)13-14
• 2.1.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)組成14-15
• 2.1.3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組原理15-17
• 2.1.4 風(fēng)力發(fā)電機(jī)特性系數(shù)17-19
• 2.2 雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率分析19-21
• 2.2.1 DFIG有功功率計(jì)算19-20
• 2.2.2 DFIG無(wú)功功率計(jì)算20-21
• 2.3 交流勵(lì)磁電源性能分析21-23
• 2.3.1 交流勵(lì)磁電源21
• 2.3.2 變換器選擇21-22
• 2.3.3 有功功率及無(wú)功功率22-23
• 2.4 雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性23-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第3章 風(fēng)電控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25-37
• 3.1 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與分析25-28
• 3.1.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則25-26
• 3.1.2 自動(dòng)運(yùn)行控制要求26-27
• 3.1.3 控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)27-28
• 3.2 控制器選型28-30
• 3.2.1 西門(mén)子S7-1200簡(jiǎn)介28-29
• 3.2.2 設(shè)計(jì)要求29
• 3.2.3 系統(tǒng)選型29-30
• 3.3 偏航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)30-32
• 3.3.1 偏航系統(tǒng)控制要求30-31
• 3.3.2 結(jié)構(gòu)組成31
• 3.3.3 偏航控制系統(tǒng)原理31
• 3.3.4 偏航系統(tǒng)設(shè)計(jì)31-32
• 3.3.5 偏航系統(tǒng)組成32
• 3.4 槳距控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)32-34
• 3.4.1 變槳距基本原理33
• 3.4.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成33-34
• 3.4.3 液壓變槳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)34
• 3.5 轉(zhuǎn)速控制設(shè)計(jì)要求34-36
• 3.6 本章小結(jié)36-37
• 第4章 風(fēng)電控制系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)37-53
• 4.1 控制系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)37-38
• 4.2 偏航控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)38-42
• 4.3 槳距控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)42-48
• 4.3.1 捕獲最大啟動(dòng)力矩控制42-45
• 4.3.2 恒功率控制45-48
• 4.4 最大風(fēng)能追蹤的實(shí)現(xiàn)方法48-52
• 4.4.1 最大風(fēng)能追蹤設(shè)計(jì)48-50
• 4.4.2 調(diào)節(jié)電磁轉(zhuǎn)矩法50-51
• 4.4.3 實(shí)時(shí)最大風(fēng)能追蹤法51-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 第5章 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)53-61
• 5.1 WINCC組態(tài)軟件簡(jiǎn)介53
• 5.2 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)53-57
• 5.2.1 監(jiān)控系統(tǒng)的功能54-55
• 5.2.2 監(jiān)控畫(huà)面55-57
• 5.3 E-WIND TURBINE設(shè)備仿真57-60
• 5.3.1 風(fēng)模型設(shè)定58-59
• 5.3.2 ProfiBusDP通訊數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示59-60
• 5.4 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果64-65
• 致謝65

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本文編號(hào)：776195