毕业设计论文_大型风力发电机组控制系统设计

毕 业 设 计

题目：

大型风力发电机组控制系统设计

学 生： 学 号：

学 院： 电气与信息工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 指导教师：

2017年06月18日

毕业设计任务书

电气与信息工程学院 电气工程及自动化 专业 133 班级学生 题目：大型风力发电机组控制系统设计

完成期限：从 2017 年 02 月 27 日起到 2017 年 06 月 18 日 课题的意义及培养目标：

随着环保问题的日益突出，能源供应的渐趋紧张，风力发电作为一种清洁的可再生能源的发电方式，已越来越受到世界各国人民的欢迎和重视。同时，风力发电又是新能源发电技术中最成熟和最具规模开发条件的发电方式之一。因此，近几年来，我国的风力发电事业得到了很快的发展。本课题以目前风力发电系统中较普遍使用的3MW风力发电机为研究对象，以西门子S7-300PLC为核心，同温度传感器、位移传感器、同步电机等设备一起设计一套同步风力发电机的主控系统，实现各种保护，运行等控制要求。最后，再通过实践验证其可行性。经过本系统的设计实践，使学生可以很好的与目前的先进工程实践接轨。使所学的专业课及专业基础课的知识由理论转向实践，使所学的文化知识得到较好的实际应用

和验证提升学生进入社会适应工程工作环境的能力。 设计所需收集的原始数据与资料：

所需的资料、参考书籍如下： 1、电机及拖动基础（主要是同步发电机部分），电力拖动自动控制系统，电器控制及PLC等技术书籍。

2、STEP7软件。 3、S7-300PLC编程手册。 4、AUTOCAD绘图软件。

课题的主要任务（需附有技术指标要求）：

1、熟悉同步风力发电机的原理。

2、在掌握软件编程及控制工艺的基础上，设计风力发电机控制系统。

3、硬件程序设计 。 4、软件程序设计。

设计进度安排及完成的相关任务（以教学周为单位）： 周次 1 2-3 4-7 8-11 12-13 14-15

学生：

指导教师： 教研室主任：

设计任务及要求 复习电器控制及PLC等课程学习的知识并学习风力发电技术等知识； 毕业实习； 整理资料，学习西门子STEP7编程软件的使用； 应用 AUTOCAD绘制控制系统原理图，在此基础上，熟悉西门子系列指令并编写PLC程序； 实际论证所做设计的合理性并作设计说明书前期整理工作； 设计说明书定稿，印制，做答辩准备。

I

大型风力发电机组控制系统设计

摘要

风能是一种清洁、可再生的能源，具有巨大的开发潜力和商业活力。风力发电机组是将风能转化为电能的主要设备，它是风力发电的重要组成部分。而控制系统又是重中之重，不仅要保证机组的正常运行，还要实现风能到电能的最大转换效率。

本文先从风力发电机组的基本结构和理论入手，对风能利用原理、贝茨理论进行了研究和分析，在此基础上，以3MW风力发电机为研究对象，基于西门子 S7-300控制器完成系统的整体设计，包括硬件设计和软件设计。硬件设计包括系统的总体设计，硬件选型，偏航控制、变浆距控制、温度控制的功能，以及各个子系统的系统设计和系统图的绘制。软件设计包括系统的总体设计和偏航控制、变浆距控制、温度控制的流程图设计和梯形图设计。旨在保证风力发电机正常工作，通过选择合适的控制方法，使系统能更加稳定的运行，进而可以有效提高风力利用率。

针对风能具有不确定性的特点，根据系统的控制要求，完成对机组的各个子系统的设计工作。主要内容包括电气原理图和设计流程图的绘制，偏航系统、变桨距控制系统、温度控制系统的设计，并进行系统性能分析。

关键词：风电机组，偏航，变桨距，温度控制，西门子 S7-300

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