基于pcs7的变桨距风力发电机组偏航控制系统设计电气工程与自动化本科论文

风力发电机组变桨系统的维护与检修毕业顶岗实习报告书专业: 电力系统自动化技术（风电方向）班级：姓名:顶岗实习单位: 金风科技股份有限公司校外指导师傅：校内指导教师:报告完成日期：新疆农业大学2015年6月风力发电机组变桨系统的维护与检修学生姓名：专业班级：学生诚信签名：完成日期:指导教师签收：摘要能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题.传统的化石燃料虽能解决能源短缺的问题，却给环境造成了很大的破坏，而风能具有无污染、可再生、低成本等优点，所以其受到世界各国的重视.可靠、高效的风力发电系统的研发己经成为新能源技术领域的热点。

然而，因为风能具有不稳定性、能量密度低和随机性等特点，同时风电厂通常位于偏远地区甚至海上，自然条件比较恶劣，因此要求其控制系统必须能够实现自动化运行,并且要求控制系统有高可靠性。

所以对风力发电机组尤其是大型风电机组的控制技术及风力发电后期的维护和检修就具有相当重要的意义.本文首先在对风力发电原理，风电机组研究的基础上从变桨距风力机空气动力学研究入手，分析了变桨距控制的基本规律,再结合目前国内主流的变桨距控制技术分别设计出了液压变桨距控制,电动变桨距控制的方案，变桨距风机的维护和检修，最后在此基础上提出了一种较为理想的控制策——半桨主动失速控制。

关键词：变桨距控制，维护,检修目录一顶岗实习简历 (1)二顶岗实习目的 (1)三顶岗实习单位简介 (2)四顶岗实习内容 (3)第一章变桨距系统 (3)1。

1变桨距与定桨距 (5)1。

1.1定桨距 (5)1。

1。

2 变桨距 (5)1.1.3定桨距与变桨距的比较 (5)1。

2 变桨距控制过程 (7)1.3 变桨距风力机组的运行状态分析 (8)1.3.1 启动状态 (8)1.3。

2 欠功率状态 (8)1.3。

3 额定功率状态 (8)1.4 变桨距控制的特点 (9)1.4.1 输出功率特性 (9)1.4.2 风能利用率 (9)1.4.3 额定功率 (9)1.4.4 启动与制动性能 (9)1。

摘要风能作为一种清洁的可再生能源，在当今能源短缺的情况下，变的越来越重要。

由于风的不稳定性和风力发电机单机容量的不断增大，使风力发电系统和电网的相互影响也越来越复杂，因此，对风力发电系统功率输出的稳定性提出了更高的要求。

控制系统对提高风力发电系统功率输出的稳定性有很大的作用，所以有必要对控制系统和控制过程进行分析。

本设计主要依据风力发电机组的控制目标和控制策略，通过使用电力系统动态模拟仿真软件PSCAD/EMTDC，建立变桨距风力发电机组控制系统的模型。

为了验证控制系统模型的可用性，建立风力发电样例系统模型，对样例系统进行模拟仿真，并对所得的仿真结果进行了分析，从而证实了风力发电机组控制系统模型的可用性,然后得出了它的控制方法。

通过对风力发电机组控制系统的模拟仿真，可得如下结论：风力发电机变浆距控制属非线性动态控制，在风力发电机组起动时，通过改变桨叶节距来获得足够的起动转矩，达到对风轮转速的控制的目的；当风速高于额定风速时，通过自动调整桨叶节距，改变气流对叶片的攻角，从而改变风力发电机组获得的空气动力转矩，满足风力发电系统输出功率稳定和功率曲线优化的双重要求。

关键词：风力发电；控制系统；PSCAD/EMTDC；仿真分析AbstractThe wind energy which is used as a kind of clean and reproducible energy, nowadays gets more and more important in the energy scarcity cases. Because instability of the wind and continuous enlarging capacity of the single machine in wind power generation, mutual effect between the wind power system and the grid is more and more complicated, so the higher demand is brought forward about the stability of output power of the wind power generation system. The control system may enhance the stability of output power, therefore we have the necessity to analyses control system and the control processes.The design mainly bases on the control target and strategies of the wind power generation. We have established the alterable pitch control model using the power system dynamic simulation software PSCAD/ EMTDC. Also we have established the model of the wind power system for validating the usability of the controller model. We have simulated the whole system and analyzed the result of simulation, and confirmed the usability of the controller model and its control method.We have simulated the control system model of the wind power generation, and got a conclusions: The alterable pitch control of wind power generation is the non-linear dynamic control, control system changed pitch angle for acquiring starting torque while the wind power generation started; we adjusted the pitch angle for changing angle which airflow blow vane , when the wind speed exceed rated speed, then changed the torque of aerodynamics for Satisfing dual demand which are steady power output of the wind power generation and optimizing the power curve .Keywords: Wind power generation; Control system; PSCAD/ EMTDC; Simulation and analysis毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

风力发电机组变桨距控制系统的研究风力发电机组变桨距控制系统的研究近年来，随着环境问题的加剧和清洁能源的重要性逐渐凸显，风力发电作为一种潜在的可再生能源广泛应用。

风力发电机组是将风能转化为电能的关键设备，而变桨距控制系统则是提高风力发电效率的重要技术手段之一。

本文将对风力发电机组变桨距控制系统的研究进行探讨，从控制系统的结构、控制策略以及实际运行效果等方面进行分析。

1. 控制系统的结构风力发电机组的变桨距控制系统主要由传感器、执行器、控制器和信号传输部分组成。

传感器用于感知风力、转速以及叶片位置等信息，将这些信息传递给控制器。

控制器根据传感器获取的信息，通过控制策略对执行器发出信号，调节叶片角度，从而实现对风力发电机组的变桨距控制。

2. 控制策略目前，常用的控制策略主要有定角度控制和最大功率控制两种。

定角度控制是通过固定叶片角度来控制风力发电机组的输出功率，通常适用于恒定风速下的风机运行。

而最大功率控制则是根据风速大小实时调整叶片角度，以实现风力发电机组在不同风速下的最佳输出功率。

最大功率控制策略可以提高风力发电机组的效率，适应不同风速环境，并降低对外部条件的敏感性。

3. 实际运行效果根据实际应用情况和研究成果分析，风力发电机组的变桨距控制系统在提高发电效率、保护设备安全方面取得了显著效果。

通过使用最大功率控制策略，风力发电机组可以根据风速变化实时调整叶片角度，充分利用风能，并在恶劣天气条件下及时响应，减轻设备负荷。

同时，变桨距控制系统的应用也大大降低了由于风电机组运行时桨叶受损引起的事故风险，增加了设备的可靠性和安全性。

4. 研究展望尽管风力发电机组变桨距控制系统已取得一定的研究进展，但仍存在一些挑战和待解决的问题。

首先，尽管最大功率控制策略可以提高发电效率，但在不同风速区间的切换问题仍需要进一步优化。

其次，传感器的稳定性和可靠性也是需要关注的焦点，特别是在恶劣环境下的应用。

另外，随着风力发电技术的发展，新型的控制策略和技术工具也需要不断研发和应用，以进一步提高风力发电机组的性能和可靠性。

基于PLC的风力发电机的变速控制摘要随着风力发电技术的发展，变速恒频风力发电技术成为了风力发电未来发展新趋势。

变桨系统是变速风力发电机组的重要部分，其性能对风力发电机组的整体性能起到重要的作用。

本文研究了变速恒频风力发电系统的运行原理，详细的分析了其工作过程以及结构。

本文通过两种方法控制变速风力发电机组，分别是：通过伺服系统控制桨叶桨距角和通过PLC电机的转速。

风机变桨系统主要由PLC控制系统、风速传感器、轮毂控制柜、直流控制电机、蓄电池、整流器组成。

PLC控制系统通过风速传感器提供的控制信号对电路进行控制。

由于风力发电控制系统对性能要求较高,选用PLC作为控制器不但可以用简单的程序来实现复杂的逻辑控制,而且同时具有稳定性高的特点。

关键词：变速恒频，风力发电，变桨距控制，PLC控制系统Variable speed control of wind turbine based on thePLCAbstractsWith the development of wind power generation technology,variable speed constant frequency wind power generation technology has become the trend of the future development of wind power generation.The pitch system is an important part of the variable speed wind turbine,playing an important role in the performance of the overall performance of the wind turbine.This paper studies the variable speed constant frequency wind power generation system operation principle,and the structure and working process are analyzed in detail.This article through two kinds of methods to control of variable speed wind turbine,respectively is:through the servo system control blade pitch angle and the rotational speed of the motor by PLC.Fan variable pitch system mainly comprises a wind speed sensor,PLC control system,control cabinet,rectifiers,battery hub,DC motor control.PLC control system through the wind speed sensor provides the control signal to the control circuit.Wind power control system of the high performance requirements, therefore,using PLC as the controllernot only can use the simple procedure to realize complex control logic,but also have the characteristics of high stability.Key words:VSCF,Wind power,Pitch control,PLC control system目录第一章绪论 (1)1.1国内风力发电技术发展概况 (1)1.2风力发电机变速的优点 (1)1.3变桨距控制与变速控制关系 (2)1.4变速风力发电机组的控制组成 (2)1.5PLC介绍 (3)第二章风机基本理论 (5)2.1风力机的各部分介绍 (5)2.2变桨距风电机组介绍 (5)2.3变桨距控制原理 (6)第三章风机变桨系统硬件部分设计 (8)3.1变桨系统的描述 (8)3.2风机变桨系统结构介绍 (8)3.3风机变桨控制流程分析 (9)3.4变桨控制系统硬件部分设计 (10)3.5轮毂控制柜控制系统硬件部分设计说明 (12)第四章器件的选择及线径的选择 (14)4.1稳压器选型 (14)4.2接触器选型 (14)4.3变桨电机选型 (15)4.4风速仪选型 (15)4.5速度传感器选型 (15)4.6欠电压继电器选型 (16)4.7空开选型 (16)第五章控制程序设计 (18)5.1PLC的选择 (18)5.2PLC的I/O端口分配及外围接线图 (19)5.3控制程序编写 (22)第六章总结 (23)致谢 (25)附录 (26)第一章绪论1.1国内风力发电技术发展概况我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源也比较丰富。

基于PCS7变桨距风力发电机组偏航控制系统设计毕业论文目录1 绪论 (1)1.1论文的背景和意义 (1)1.2国际风力发电的现状和趋势 (2)1.3国内风力发电的发展 (2)1.4当前我国风力发电亟待解决的难点 (4)1.5 我国风力发电的前景与展望 (4)1.6 本章小结 (5)2 风力发电机组系统构成及功能简介 (6)2.1 风力发电的原理 (6)2.1.1风力发电机的基本类型 (6)2.1.2现代风机 (7)2.1.3 现代风力发电的原理 (7)2.2风力发电机的组成结构 (8)2.2.1风力机桨叶系统 (9)2.2.2变桨距系统 (9)12.2.3风力机组传动系统 (10)2.2.4发电机系统 (11)2.2.5 偏航系统 (12)2.2.6 解锁装置 (12)2.2.7刹车系统 (12)2.2.8塔架 (13)2.3 风力发电机组的控制技术 (13)2.3.1风力发电机组控制系统 (13)2.3.2风力发电控制技术的发展趋势 (14)2.4本章小结 (15)3 风力发电机组偏航控制策略 (16)3.1偏航控制系统的基本结构 (16)3.1.1偏航轴承 (16)3.1.2偏航制动器 (17)3.1.3偏航控制驱动装置 (17)3.1.4偏航计数器 (17)3.1.5扭转保护装置 (17)3.2偏航控制系统的工作原理 (18)3.2.1自动偏航 (19)3.2.2 90度侧风控制 (20)3.2.3人工偏航控制 (21)3.2.4 自动解锁 (21)3.3偏航控制系统模糊控制策略 (21)3.4偏航控制系统模糊控制器的设计 (22)3.4.1模糊控制器的结构 (22)3.4.2 输入输出变量的模糊化 (22)3.4.3模糊控制规则表 (24)3.4.4风力发电机组偏航系统模糊控制器的仿真 (26)3.4.5 仿真结果与分析 (27)23.5 本章小结 (28)4 系统研制开发平台 (29)4.1.wincc软件的介绍 (29)4.2 风力发电偏航控制组态仿真平台设计 (29)4.2.1 wincc6.0的功能和优点 (29)4.2.2 监控系统的设计和功能实现 (30)4.3 step7软件的介绍 (30)4.4 PLC简介 (31)4.5 本章小结 (31)5 风力发电机组偏航控制系统设计 (33)5.1偏航控制系统总体设计 (33)5.2风力发电机组偏航控制系统硬件设计 (34)5.2.1设备选型 (34)5.2.2硬件电路图 (34)5.3风力发电机组偏航系统程序 (35)5.3.1风力发电机组自动偏航控制流程图 (35)5.3.2 人工偏航流程图 (36)5.3.3 自动解缆流程图 (36)5.4根据控制流程图设计PLC程序 (37)5.4.1机舱位置计算 (37)5.4.2风向角计算 (39)5.4.3自动偏航程序 (39)5.4.4自动解缆程序 (42)5.4.5偏航系统总程序 (45)5.4实验结果与分析 (46)6毕业设计总结 (48)参考文献： (49)外文论文 (51)中文译文 (59)3致谢·················································································错误！未定义书签。

南昌航空大学自学考试毕业论文题目基于PLC的风力发电机组偏航系统的控制专业机电一体化学生姓名论文编号准考证号指导老师2021 年度上 (上/下)基于PLC风力发电机组偏航系统控制摘要随着社会经济的开展，人们对电的需求日益进步。

以石油、煤炭、天然气为的常规能源，不仅资源有限，而且还会在使用中造成严重的环境污染。

在我们进入21世纪的今天，世界能源构造正在孕育着重大的转变，即由矿物能源系统向以可再生能源为根底的可持续能源系统转变。

风能作为取之不尽，用之不竭的绿色清洁能源己受到全世界的重视，而风力机的偏航系统能使风能得到更好的利用，所以偏航系统的设计非常的重要。

本设计首先分析了偏航系统的工作原理，然后以三菱PLC作为控制器，触摸屏为监控器，设计了硬件系统模块，整个硬件系统采用了闭环控制，并说明了开环控制的缺点。

根据偏航控制要求，设计了自动对风控制算法，自动解缆控制算法，90°背风控制算法，不仅进步了风能利用率，增大了发电效率，而且还保证了整个系统的平安性、稳定性,让风力发电机更好的运行。

关健词：偏航系统；硬件设计；自动对风；自动解缆目录摘要 (III)1 概论 (1)1.1设计背景 (1)1.2设计研究意义 (1)1.3国内外风力发电概况 (2)世界风电开展 (2)我国风电开展 (2)2 偏航控制系统功能简介与原理 (3)2.1偏航控制系统功能 (3)2.2风力发电机组偏航控制原理 (3)3偏航系统的控制过程 (5)3.1自动偏航控制 (5)自动偏航传感器ASS 状态 (5)参数说明和电机运行状态 (6)偏航控制流程图 (6)偏航电机电气连接原理图 (7)偏航对风控制PLC程序 (7)3.2 90°侧风控制 (7)3.3 人工偏航控制 (9)3.4 自动解缆控制 (9)4 总结 (10)5 参考献 (11)致谢 (12)1 概述1.1 设计背景电能作为一种应用最广泛和最方便的能源，己经成为当今社会开展和人们生活中必不可少的一局部。

基于PCS7的变桨距风力发电机组偏航控制系统设计-电气工程与自动化本科生毕业设计编号：（ ）字号本科生毕业设计题目： 姓名： 学号： 班级：二〇一四年六月基于PCS7的变桨距风力发电机组偏航控制系统设计xx 矿业大学本科生毕业设计姓名：学号：学院：信息与电气工程学院专业：电气工程与自动化设计题目：基于PCS7变桨距风力发电机组偏航控制系统设计指导教师：职称：教授二〇一四年六月徐州xx矿业大学毕业设计任务书学院信电学院专业年级电气工程与自动化2010级姓名任务下达日期：2013年12月30日毕业设计日期：2013年12月30日至2014年6月10日毕业设计题目：基于PCS7变桨距风力发电机组偏航控制系统设计毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：1、了解风力发电机组工作的基本原理；2、掌握WinCC和STEP 7软件；3、掌握基本过程控制策略；4、构建偏航控制系统及其控制策略；5、翻译英文文献一篇。

院长签字：指导教师签字：年月日xx矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日xxx矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日xxx矿业大学毕业设计答辩及综合成绩摘要社会的发展离不开能源的供应，在当今这个迅猛发展的时代，能源的需求也越来越大。

过去几十年世界的快速发展，已经消耗了大量的自然资源，造成了能源的枯竭。

人类目前正在面临着能源危机。

为解决人类的能源问题，世界各国开始把眼光投向了新型可再生能源。

摘要风力发电作为绿色能源在全世界迅速发展，这是解决世界能源危机的重要途径，在这个背景下本文对直驱式永磁风力发电控制系统进行了应用设计。

本文以风力发电的工作原理等基础理论为基本理论，得到一种控制风能的利用效率的变桨控制的基本控制策略；通过比较当前流行的几个风力发电机组的结构和不同控制方案之间的不同特点；分析了直驱式永磁风力发电的性能和特点，最终得出本机组需要采用以“同步高速、无刷励磁旋转、全功率的逆变”为核心的技术路线。

本论文最后完成了风力发电机控制系统的设计，以控制系统所要实现的功能为基础，根据控制系统的要求，分析了系统输出和输入的信号，简单阐述了组成控制系统的硬件系统的可编程处理器和最主要的控制信号变送器，确定了传感器的类型以及各硬件的配置；以这些为基础讨论了一些控制系统的控制策略，研究设计了主程序的流程图，变桨距控制图，并详细的研究了变桨距的控制过程，得出了控制原理和结构组成。

关键词：风力发电机；控制系统；变桨控制AbstractThe rapid development of wind power as a green energy in the world , this is an important way to solve the world's energy crisis, in this context this paper, the direct-drive permanent magnet wind turbine control system application design .Structures and different control schemes by comparing several currently popular among wind turbine ; This paper -based wind power works for the basic theory and other theories to obtain a controlled wind energy utilization efficiency of the basic control strategy pitch control different characteristics ; analyze the performance and features direct-drive permanent magnet wind power , concluded the unit needs to adopt a " synchronous speed , brushless excitation rotation, full power inverter '' as the core technology roadmap .Finally completed the design of the wind turbine control system to control system functions to be achieved , based on the control system according to the requirements , the system analyzes the signal output and input , briefly addressed the composition of the control system programmable hardware systems the main control signal processor and transmitter to determine the type and configuration of each sensor hardware ; based on these control strategies discussed some of the control system , a flow chart of the main program of study design , variable pitch control charts and detailed study of the pitchof the control process , the control principle and structure derived components.Keywords : wind turbine ; control systems ; pitch control目录摘要 (I)第1章风力发电简介及背景展望分析 (1)1.1研究背景及意义 (1)1.2风力发电简介 (1)1.3国内外发展现状以及展望分析 (3)1.4本论文的主要研究意义及内容 (6)第2章风力发电机和变桨距控制过程研究 (7)2.1变桨距控制过程研究 (7)2.1.1空气动力学原理 (7)2.1.2风速特性分析 (10)2.2电机结构类型及特点 (10)2.2.1双馈式风力发电机 (10)2.2.2直驱式风力发电机 (11)第3章PLC控制理论研究 (13)3.1PLC的基本概念 (13)3.2PLC的组成部分 (13)3.3S7-300的系统结构 (14)3.4PLC的循环处理过程 (14)3.5S7-300的编程语 (16)3.6PLC的供电及接地抗干扰问 (16)第4章直驱式永磁同步风力发电机系统控制研究 (18)4.1概述 (18)4.2变桨距系统控制 (19)4.3风电机组控制系统的设计 (21)4.3.1风力发电机电动变桨控制系统硬件结构 (21)4.3.2 变桨系统的控制策略 (23)4.3.3控制系统的软件设计 (23)4.3.4变桨控制系统软件设计 (25)4.3.5偏航控制系统软件设计 (26)4.3.6故障报警和联锁保护 (28)第5章总结与展望 (29)参考文献 (30)致谢 (31)第1章风力发电简介及背景展望分析1.1 研究背景及意义近年来，随着现代工业的发展和生产技术的进步,对高速、超高速的电力驱动需求日益增大，对各种驱动装置提出了越来越苛刻的性能要求，如高速高精度机床、涡轮分子泵以及飞轮储能等新型设备，要求其驱动装置不但要有很高的旋转速度，还要有很高的回转精度，并且其体积也不能太大。

风力发电机组偏航控制系统新疆大学科学技术学院College of science ＆technology XinjiangUniversity学生毕业论文(设计) 题目：风力发电机组偏航控制系统设计指导教师: 王海云学生姓名：刘海龙专业：电气工程及其自动化班级：电气09-1完成日期：2013年5月30日声明郑重声明，此论文（设计）是本人在相关老师指导下完成，没有抄袭、剽窃他人成果，否则，由此造成的一切后果由本人负责。

本人签名：新疆大学科学技术学院学生毕业论文（设计）任务书学生姓名刘海龙学号 20092450037 专业电气工程及其自动化班级电气09-1 论文（设计）题目风力发电机组偏航控制系统设计论文（设计）来源教师科研要求完成的内容 1.查阅相关资料，掌握风机发电机组的基本结构；2.查阅相关资料，了解风力发电机组的偏航系统硬件结构及功能；3.查阅相关资料，掌握偏航控制系统的几种流程；4.掌握一种高级编程语言（如visual basic 6.0）；5.编制对风偏航的控制程序；6.完成毕业设计说明书一篇。

发题日期：2013年1月9日完成日期：2013年5月30日指导教师签名摘要长能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。

风力发电作为一种可持续发展的新能源，不仅可以节约常规能源，而且减少环境污染，具有较好的经济效益和社会效益，越来越受到各国的重视。

由于风能具有能量密度低、随机性和不稳定性等特点，风力发电机组是复杂多变量非线性不确定系统，因此，控制技术是机组安全高效运行的关键。

偏航控制系统成为水平轴风力发电机组控制系统的重要组成部分。

风力发电机组的偏航控制系统，主要分为两大类：被动迎风偏航系统和主动迎风系统。

前者多用于小型的独立风力发电系统，由尾舵控制，风向改变时，被动对风。

后者则多用大型并网型风力发电系统，由位于下风向的风向标发出的信号进行主动对风控制。

本文设计是大型风力发电机组根据风速仪、风向标等传感器数据，对风、制动、开闸并确定起动，达到同步转速一段时间后，进行并网操作，开始发电。

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部分。

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。

当机舱的旋转方向有接近开关进行检测，当机舱向同一方向达到极限偏航角度时，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基本问题有：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Design of Yaw Control System for Wind Motor Based onPLCABSTRACTClean and green wind power technology has gotten great attention by the world because of the increasingly exhausted fossil resources and the more attention on the global environmental degradation. This design mainly researches the yaw system which is an important component of the wind turbine. Because the yaw mechanism installed at the bottom of the engine room and connected to the engine room through the yaw bearing. When the wind changes, wind vane will send the signal to the control system to control the drive work. The pinion rotated on the big gear ring, which can turn the engine room to make the wind wheel turbines on the direction of the wind. When the revolving direction of the engine room is closed to the switch to do detection and the engine room reaches the maximum yaw angle to the same direction, the limited switch will send the signals to the control device in time. Then the control device could quickly send a signal to make the set quick stop and turn over the cast loop. After above the process, it will realize the yaw control and make the wind wheel keep the state of facing the wind. According to the working principle of the edge system, this design should solve the problem as follow.1、Realizing the double control system of automatic yaw control and manual yaw control;2、Designing the brake device of yaw system and the controlling methods of protection device of the button cable and the cast loop;3、Understanding the effect of yaw hydraulic pressure system, working principle and the controlling methods;4、Writing the controlling program of drive and the protection program of button cable and cast loop.KEY WORDS: Wind Direction, Automatic Yaw, Yaw Angle, Yaw Motor目录前言 (1)第1章绪论 (2)1.1 风力发电的介绍 (2)1.2 风力发电的发展历史 (2)1.3 中国风力发电的发展现状 (4)第2章风力发电机及偏航系统的工作原理 (5)2.1 风力发电机组的基本介绍 (5)2.1.1 风力发电机的分类 (5)2.1.2 风力发电机的基本构成及及原理 (5)2.2 风力发电机偏航系统的介绍 (6)2.2.1 偏航系统的分类 (6)2.2.2 偏航系统的组成 (7)2.2.3 偏航系统的功能及原理 (8)第3章风电机偏航系统总体设计 (9)3.1 风电机偏航系统基本设计思路 (9)3.2 设计方案选择 (10)3.3 偏航系统硬件的选型 (10)3.3.1 电动机选型 (10)3.3.2 限位开关选型 (11)3.3.3 接近开关选型 (12)3.3.4 风向传感器的选型 (14)3.3.5 PLC选型 (15)第4章风电机偏航控制系统的硬件设计 (18)4.1 风电机偏航系统工作过程 (18)4.2 系统硬件设计 (18)4.2.1 PLC I/O地址分配 (18)4.2.2 PLC端子连接图 (19)4.2.3 偏航电机主电路设计 (20)第5章风电机偏航系统软件设计 (22)5.1 风电机偏航系统整体流程图 (22)5.2 风电机手动偏航系统流程图 (24)5.3 风电机手动偏航梯形图 (25)结论 (27)谢辞 (28)参考文献 (29)附录 (31)外文资料译文 (35)前言能源是人类生存所必需的最基本的物质，保证国民经济稳定发展的主要物资基础。

1 课题名称：风力发电机组变桨距控制系统的研究2.选题背景和意义2.1 论文研究背景能源、环境是人类生存和发展所要解决的紧迫问题，常规能源以煤、石油、天然气为主。

它不仅资源有一限，而且造成了严重的大气污染。

因此，对可再生能源的开发利用受到世界各国的高度重视。

日前风能是具有大规模开发利用前景的可再生能源之一。

从全球范围来看，风力发电己经从试验研究迅速发展为一项成熟技术。

现代风电技术面临的挑战主要包括进一步提高效率、提高可靠性和降低成本。

中国拥有着狭长的海岸、辽阔的地域、风能资源极其丰富。

根据统计数字，在全国陆地上风能的技术可开发量共计约2.53亿千瓦（根据地面以上 10m 高度的风力资料计算得出），在海上可开发利用的风能资源约7.5亿千瓦，风能资源的总量高达10亿千瓦，所以我国风能的开发利用潜力非常大[1]。

截止到2008年12月底，全球的风电机组总装机容量已经超过了1.2亿千瓦；国内已有25个省、市、自治区具有风电装机，累计风电机组装机量为11600台，风力发电机组总的装机容量达到1215.28 万千瓦，同比增长105.8%。

《全球风能展望2010》报告称，2010年，在每3台安装完成的风电机组中，就有1 台在中国。

到2020年，中国的风电机组总装机容量有可能达到现在的10倍，届时风力发电可解决全球约12%的电力需求量，到2030年更达到22%；随着风力发电产业技术的不断成熟和发展，变桨距风力发电机的优越性越来越突出：风力机运行的可靠性有了大大的提高；拥有高的风能利用系数和不断优化的输出功率曲线；由于叶轮的重量有所减轻，因此风力机的受力状况有了极大的改善，这就有可能使风力机在不同的风速下运行时，始终保持着最佳的转换效率，从而获得最大的输出功率，提高风能利用率。

目前，单机容量越来越大，兆瓦级别的机组占据了主力位置，变桨距技术已经成为了风电的发展趋势。

2.2 选题的意义变桨距风力发电机组有很多的优越性，变桨距风力发电机组将会成为大型风力发电机组发展的主流[2]。

基于变桨系统的海上风力发电装置的电气性能与安全性分析海上风力发电是利用海上风能转化为电能的一种可再生能源发电方式。

在海上风力发电装置中，变桨系统是其中的关键部件之一，它负责调节风轮叶片的角度，实现风能的最大化利用。

随着海上风力发电的快速发展，对于海上风力发电装置的电气性能与安全性的分析变得尤为重要。

下面，我们将从电气性能和安全性两个方面进行分析。

首先，我们来分析海上风力发电装置的电气性能。

电气性能的好坏直接关系到整个发电系统的效率和稳定性。

主要有以下几个方面需要考虑：1. 发电系统的输电能力：发电系统需要将海上风力发电装置产生的电能输送到岸上，并接入电网。

所以，发电系统需要具备一定的输电能力，能够满足海上风力发电装置的发电能力。

2. 发电系统的电能转化效率：海上风力发电装置通过变桨系统将风能转化为电能。

发电系统需要具备高效的电能转换能力，以最大限度地将风能转化为电能，提高发电效率。

3. 发电系统的电气设备可靠性：发电系统中的电气设备需要具备高可靠性，能够保证系统长时间稳定运行。

这涉及到电气设备的选材、制造工艺和质量控制等方面。

4. 发电系统的电力调节性能：海上风力发电装置的发电量受到风速的影响，而风速是难以预测的。

所以，发电系统需要具备一定的电力调节性能，能够根据实际风速变化调整发电功率，保持发电系统的稳定运行。

此外，还需要对海上风力发电装置的安全性进行分析。

安全性是海上风力发电装置运行过程中最为重要的考虑因素之一。

主要有以下几个方面需要关注：1. 发电系统的防雷和过流保护：海上风力发电装置易受雷击和过流等自然灾害的影响，需要具备有效的防雷和过流保护措施，保证装置和人员的安全。

2. 发电系统的可靠性和稳定性：海上环境复杂，大风、大浪等极端天气条件可能对发电装置造成损坏或故障。

因此，发电系统需要具备高可靠性和稳定性，能够在恶劣环境下正常运行。

3. 发电系统的火灾和爆炸防护：海上发电装置存在着火灾和爆炸的风险，需要采取相应的防护措施，包括火灾报警装置、灭火系统等。

变浆距风力发电机组的控制系统【摘要】风能作为一种可再生能源受到全球越来越多的关注，本文就变桨距风力发电机组的控制系统进行了分析，发现采用新型控制系统后，保持了发电机功率的稳定输出，减少了风机不稳定功率对电网的影响。

【关键词】额定功率；变距控制；速度控制；功率控制21世纪，风力发电机组的可靠性已经不是问题。

与定桨距风力发电机组相比，变桨距风力发电机组具有在额定功率点以上输出功率平稳的特点。

所以变桨距机组适合于额定风速以上风速较多的地区，这样发电量的提高比较明显。

1变桨距风力发电机组的控制系统新型变桨距控制系统框图如图1所示。

在发电机并入电网前，发电机转速由速度控制器A根据发电机转速反馈信号直接控制；发电机并入电网后，速度控制器B与功率控制器起作用。

功率控制器的任务主要是根据发电机转速给出相应的功率曲线，调整发电机转差率，并确定速度控制器B的速度给定。

2变距控制变距控制系统是一个随动系统，其控制过程如图2所示。

变桨距控制器是一个非线性比例控制器，它可以补偿比例阀的死带和极限。

变距系统的执行机构是液压系统，节距控制器的输出信号经D/A转换后变成电压信号控制比例阀，驱动液压缸活塞，推动变桨距机构，使桨叶节距角变化。

活塞的位移反馈信号由位移传感器测量，经转换后输入比较器。

3速度控制变桨距风力发电机组的速度控制包括两个部分，即：速度控制A和B。

3.1速度控制A（发电机脱网状态）转速控制系统A在风力发电机组进入待机状态或从待机状态重新起动时投入工作，在这些过程中通过对节距角的控制，转速以一定的变化率上升。

控制器也用于在同步转速时的控制。

当发电机转速在同步转速±10r/min内持续1s发电机将切入电网。

发电机转速通过主轴上的感应传感器测量，每个周期信号被送到微处理器作进一步的处理，以产生新的控制信号。

3.2速度控制B（发电机并网状态）发电机并入电网后，速度控制系统B起作用。

速度控制系统B受发电机转速和风速的双重控制。

新疆大学科学技术学院College of science ＆technology Xinjiang University学生毕业论文(设计) 题目：风力发电机组偏航控制系统设计指导教师: 王海云学生姓名：刘海龙专业：电气工程及其自动化班级：电气09-1完成日期：2013年5月30日声明郑重声明，此论文（设计）是本人在相关老师指导下完成，没有抄袭、剽窃他人成果，否则，由此造成的一切后果由本人负责。

本人签名：新疆大学科学技术学院学生毕业论文（设计）任务书学生姓名刘海龙学号 20092450037专业电气工程及其自动化班级电气09-1论文（设计）题目风力发电机组偏航控制系统设计论文（设计）来源教师科研要求完成的内容1.查阅相关资料，掌握风机发电机组的基本结构；2.查阅相关资料，了解风力发电机组的偏航系统硬件结构及功能；3.查阅相关资料，掌握偏航控制系统的几种流程；4.掌握一种高级编程语言（如visual basic 6.0）；5.编制对风偏航的控制程序；6.完成毕业设计说明书一篇。

发题日期：2013年1月9日完成日期：2013年5月30日指导教师签名摘要长能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。

风力发电作为一种可持续发展的新能源，不仅可以节约常规能源，而且减少环境污染，具有较好的经济效益和社会效益，越来越受到各国的重视。

由于风能具有能量密度低、随机性和不稳定性等特点，风力发电机组是复杂多变量非线性不确定系统，因此，控制技术是机组安全高效运行的关键。

偏航控制系统成为水平轴风力发电机组控制系统的重要组成部分。

风力发电机组的偏航控制系统，主要分为两大类：被动迎风偏航系统和主动迎风系统。

前者多用于小型的独立风力发电系统，由尾舵控制，风向改变时，被动对风。

后者则多用大型并网型风力发电系统，由位于下风向的风向标发出的信号进行主动对风控制。

本文设计是大型风力发电机组根据风速仪、风向标等传感器数据，对风、制动、开闸并确定起动，达到同步转速一段时间后，进行并网操作，开始发电。

新疆大学科学技术学院College of science ＆technology Xinjiang University学生毕业论文(设计) 题目：风力发电机组偏航控制系统设计新疆大学科学技术学院学生毕业论文（设计）任务书学生姓名刘海龙学号 20092450037专业电气工程及其自动化班级电气09-1论文（设计）题目风力发电机组偏航控制系统设计论文（设计）来源教师科研要求完成的内容1.查阅相关资料，掌握风机发电机组的基本结构；2.查阅相关资料，了解风力发电机组的偏航系统硬件结构及功能；3.查阅相关资料，掌握偏航控制系统的几种流程；4.掌握一种高级编程语言（如visual basic 6.0）；5.编制对风偏航的控制程序；6.完成毕业设计说明书一篇。

发题日期：2013年1月9日完成日期：2013年5月30日指导教师签名摘要长能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。

风力发电作为一种可持续发展的新能源，不仅可以节约常规能源，而且减少环境污染，具有较好的经济效益和社会效益，越来越受到各国的重视。

由于风能具有能量密度低、随机性和不稳定性等特点，风力发电机组是复杂多变量非线性不确定系统，因此，控制技术是机组安全高效运行的关键。

偏航控制系统成为水平轴风力发电机组控制系统的重要组成部分。

风力发电机组的偏航控制系统，主要分为两大类：被动迎风偏航系统和主动迎风系统。

前者多用于小型的独立风力发电系统，由尾舵控制，风向改变时，被动对风。

后者则多用大型并网型风力发电系统，由位于下风向的风向标发出的信号进行主动对风控制。

本文设计是大型风力发电机组根据风速仪、风向标等传感器数据，对风、制动、开闸并确定起动，达到同步转速一段时间后，进行并网操作，开始发电。

关键词：风力发电机；风向标；偏航控制系统ABSTRACTEnergy, the environment is the development of human survival and the urgency of the problem to be solved. Wind power as a new source of energy for sustainable development, not only can save conventional energy sources, and reducing environmental pollution, good economic and social benefits, ever-increasing importance attached.As the wind with a low energy density, random and non-stability characteristics of wind turbine is complex and ever-changing amount of nonlinear uncertain systems, therefore, the control unit technology is the key to safe and efficient operation. Yaw control system as a horizontal axis wind turbine control system for an important part of. The wind turbine yaw control system is divided into two categories: passive and active yaw wind wind systems. In this paper, the design is based on large-scale wind turbine anemometer, wind vane, such as sensor data, on the wind, braking, and determine the starting gate opening to synchronous speed for some time, and network operations to begin power generation.Key words: Wind turbine ；Wind vane；Yaw control system目录1 绪论 (1)1.1课题的背景和意义 (1)1.2世界风力发电的发电 (2)1.3国内风力发电的发展 (2)1.4本课题主要任务 (3)2 风力发电机组系统构成及功能简介概述 (4)2.1风力发电机的分类 (4)2.2现代风机 (4)2.3风力发电机系统组成部分简介 (5)2.3.1风力机桨叶系统 (5)2.3.2风力机齿轮箱系统 (6)2.3.3发电机系统 (6)2.3.4偏航系统 (7)2.3.5解缆装置 (7)2.3.6刹车系统 (8)2.3.7塔架 (8)2.3.8控制系统 (8)3 偏航控制系统组成和原理 (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偏航驱动机构 (12)3.3.1偏航轴承 (13)3.3.2偏航驱动装置 (14)3.3.3偏航制动器 (15)3.4偏航控制系统的功能及原理 (16)3.4.1偏航控制系统的功能 (16)3.4.2偏航控制原理 (17)4 偏航控制系统设计及结果分析 (19)4.1 Vb结构和功能 (19)4.1.1 Visual basic6.0简介： (19)4.1.2 Visual Basic6.0的开发环境 (19)4.1.3 VB主要功能和特点： (20)4.2偏航过程 (20)4.3控制软件流程图 (21)4.4 Vb编程设计 (25)4.5结论与分析 (26)结束语 (28)致谢 (29)参考文献 (30)1绪论1.1课题的背景和意义随着人类社会发展的历史与能源的开发和利用水平密切相关，每一次新型能源的开发都使人类经济的发展产生一次飞跃。

毕业论文风力发电系统电气控制设计摘要风力发电系统电气控制技术是风力发电在控制领域的关键技术。

风力发电机组控制系统工作的安全可靠性已成为风力发电系统能否发挥作用，甚至成为风电场长期安全可靠运行的重大问题。

在实际应用过程中，尤其是一般风力发电机组控制与检测系统中,控制系统满足用户提出的功能上的要求是不困难的。

往往不是控制系统功能而是它的可靠性直接影响风力发电机组的声誉。

有的风力发电机组控制系统的功能很强,但由于工作不可靠,经常出故障,而出现故障后对一般用户来说维修又十分困难，于是这样一套控制系统可能发挥不了它应有的作用。

因此对于一个风力发电机组控制系统的设计和使用者来说,系统的安全可靠性必须认真加以考虑,必须引起足够的重视。

我们的目的是希望通过控制系统的设计，采取必要的手段使我们的系统在规定的时间内不出故障或少出故障，并且在出故障之后能够以最快的速度修复系统,使之恢复正常工作。

关键词：风力发电的基本原理；风力发电机的基础理论；风力发电控制系统；风轮机的气动特性；变桨距控制系统。

1绪论1.1国内外风力发电的现状与发展趋势风能属于可再生能源，具有取之不尽、用之不竭、无污染的特点。

人类面临的能源、环境两大紧迫问题使风能的利用日益受到重视。

我国的风能资源丰富，可利用的潜能很大，大力发展风、水电是我国长期的能源政策。

而其中风电是可再生能源中最具发展潜力和商业开发价值的能源方式。

从20世纪80年代问世的现代并网风力发电机组，只经过30多年的发展，世界上已有近50个国家开发建设了风电场(是前期总数的3倍)，2002年底，风电场总装机容量约31128兆瓦(是前期总数的300倍)。

2005年以来，全球风电累计装机容量年平均增长率为27.3%，新增装机容量年平均增长率为36.1%，保持着世界增长最快能源的地位。

2010年全球装机容量达196630MW，新装机容量37642MW，比去年同期增长23.6%。

目前，德国、西班牙和意大利三国的风电机组的装机容量约占到欧洲总量的65%。