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Word格式.docx

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Word格式.docx

《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Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《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Word格式.docx（63页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

xx矿业大学

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STEP7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：

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；

⑤写作的规范程度；

评阅教师签字：

xxx矿业大学毕业设计答辩及综合成绩

答辩情况

提出问题

回答问题

正确

基本

正确

有一般性错误

有原则性错误

没有

回答

答辩委员会评语及建议成绩：

答辩委员会主任签字：

学院领导小组综合评定成绩：

学院领导小组负责人：

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。

其中，风能是未来最重要的清洁替代能源之一。

它是未来最具开发潜力的新能源。

风能是取之不尽，用之不竭的。

所以研究风力发电对于解决能源和环境问题上具有至关重要的作用。

风力发电是利用风力资源的一个有效的方法，全世界研究风力发电已经有100多年了，风力发电的技术也越来越成熟。

风力发电偏航控制研究是目前关于风力发电比较热门的一个研究方向，它的目的是为了调整风轮的方向，使得风力发电机能够准确的对准风向，提高风力发电的效率，也提高了风能利用率。

研究偏航系统控制就是为了实现风力发电机准确偏航控制。

本文介绍了风力发电机的原理和组成结构，重点介绍了偏航系统的组成部分和各部分的功能。

为研究偏航控制系统，选用了模糊控制的控制策略。

通过MATLAB仿真软件，对风力发电偏航系统进行仿真。

并搭建了Wincc组态界面，实现了偏航过程的可视化，用step7编写了偏航控制各部分的PLC程序。

关键字：

风力发电；

偏航控制；

模糊控制；

PLC。

ABSTRACT

Socialdevelopmentisinseparablefromthesupplyofenergy,inthisdayandageofrapiddevelopment,energydemandisgrowing.Overthepastdecades,therapiddevelopmentoftheworldhasconsumedalargeamountofnaturalresources,resultinginadepletionofenergy.Mankindiscurrentlyfacinganenergycrisis.Inordertosolvetheenergyproblemsofmankind,theworldbegantolookintothenewandrenewableenergysources.Whereinthewindisoneofthemostimportantfuturecleanalternativeenergysources.Itisthefuturedevelopmentofthemostpromisingnewenergy.Windenergyisinexhaustible.Sothestudyofwindpowerforenergyandenvironmentalissueshaveacrucialrole.

Windpoweristheuseofwindresourcesinaneffectiveway,theworld'

swindpowerresearchhasbeen100years,windpowertechnologyismoremature.Windyawcontrolstudyonwindpowergenerationisoneofthemorepopularresearchdirection,itspurposeistoadjustthedirectionofthewindturbine,makingwindturbinescanaccuratelyalignthewinddirection,windpowertoimproveefficiency,butalsoimprovesthewindutilization.Researchyawcontrolsystemistoachieveaccuratewindturbineyawcontrol.

Thispaperintroducestheprincipleandstructureofwindturbines,focusingonthepartoftheyawsystemandthefunctionsofeachpart.Yawcontrolsystemforthestudy,thechoiceofthecontrolstrategyoffuzzycontrol.ByMATLABsimulationsoftware,yawwindpowersystemsimulation.Winccconfigurationinterfaceandbuilttoachieveayawprocessvisualization,preparedwithstep7yawcontrolvariouspartsofthePLCprogram.

Keywords:

windpower;

yawcontrol;

fuzzycontrol;

PLC.

1绪论

1.1论文的背景和意义

当今社会，能源已经成为人来赖以生存的重要物质基础，但是随着能源的开采和利用，造成了严重的资源枯竭和环境的破坏。

化石能源的过度消耗，煤炭、石油、天然气等能源的缺乏，严重制约了当今社会的经济发展。

常规能源的日益枯竭，迫切的需要开发新的能源。

人类为了保护生态环境，节约资源。

正在努力的寻找可再生、环保、洁净的能源，对于缓解能源匮乏有着十分重要的意义。

目前来看，风能是最具有大规模开发利用前景的新能源。

当今世界的科技发展日新月异，风力发电的技术已经相当的成熟。

但是目前来看，现代风力发电技术任然有一些不足之处，还面临着一些技术挑战，包括怎样提高风力发电的可靠性以及如何进一步提高风力发电的效率。

另外还需要考虑的就是如何降低成本。

风能是目前最具有开发价值和开发规模的清洁能源，它有着广阔的前景，因此开发风能也受到了全世界的普遍重视。

风力资源是取之不尽，用之不竭的，风力资源相当的丰富，有很好的开发前景。

另外，风能还是一种清洁环保能源。

风能的一大优点就是它不会像煤电、核电那样会对环境造成污染。

随着发电技术的日趋成熟以及发电设备产品的质量可靠，目前风力发电对风能利用率能达到95%以上。

风力发电的经济性也日益提高，从发电成本来看，随着风力发电技术的进步，未来风电的成本肯定要低于煤电和核电。

另外风力发电场的建设工期比较短，比火电站、水电站、核电站都要短。

并且机组安装方便，容易操作。

风力发电具有众多的优点，使得风力发电领域快速发展，风电行业已经成为了一个巨大规模的产业，还能带动其他行业的发展，促进了国民经济的发展。

所以说在未来能源行业这一块，风力发电的前景非常良好。

绿色和平组织和欧洲风能协会在2002年提出了《风力12》报告，预计到2020年，世界风力发电总量将会达到世界电力总需求量的12%，届时，风电将仅次于火电和水电的电量占有比例。

目前我国各地也在如火如荼的开发风力发电。

我国电力发展“十一五”发展纲要中也明确指出了，到“十二五”末期，我国的风力发电总量将达到世界风力发电总量的14%左右。

随着能源的紧缺，煤电、水电发电的成本变高。

风力发电的经济性、实用性等优势也必将显现出来。

风力发电机可分为变桨距风力发电机和定桨距风力发电机。

目前变桨距风力发电机从市场占有率以及生产运行的效果来看，都要明显优于定桨距发电机。

变桨距风力发电机可以通过调节桨叶节距，改变风轮叶片的攻角。

改变空气对叶片的转矩，从而保持风力发电机功率输出稳定。

本文研究的是变桨距风风力发电机组偏航控制系统，变桨距风力机相比定桨距有很多突出的优势。

变桨距控制改变了桨叶叶片节距角，改变迎风面积，这样可以尽可能多的捕获风能，大大提高了风能的利用率，可以获得最大输出功率。

关于变桨距风力发电技术是未来风力发电研究的一个趋势。

变桨距风力发电机也将会成为未来风力发电市场上的绝对主流。

风力发电为人类社会经济发展提供了能源支撑，风力发电电技术的发展也推动了科学技术的发展。

研究风力发电技术不仅能够带来经济效益，还能带来良好的社会效益。

更重要的是开发利用这种清洁能源有利于对生态环境的保护。

风能转化成电能的过程中，风能推动桨叶转动发电，没有给大气造成任何污染。

只降低了气流的速度，风力发电的发展，能够减少常规能源的排放，从而减少了二氧化碳和二氧化硫的排放，对环境保护和生态平衡以及改善能源结构有着重要的意义。

因此开发可再生能源，尤其是风能，将变得更为重要。

风力发电的前景十分可观。

1.2国际风力发电的现状和趋势

　自20世纪70年代以来，风能开发和利用在欧美发达国家发展非常迅速，风力发电技术也日趋成熟。

风力发电为这些发达国家的经济发展提供了能源供给。

在进入21世纪以后，煤电，石油发电消耗了大量的不可再生资源。

资源的枯竭，给人类社会的发展提出了严峻的挑战，人类开始探索包括风能在内的新能源。

目前，世界风能发电厂以每年30%的增长速度不断发展。

不少欧洲发达国家都将风电定为优先发展级别，尤其在英