风力发电机组变桨矩控制系统的研究毕业论文.doc

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1、风力发电机组变桨矩控制系统的研究毕业论文目录摘要IAbstractII第一章绪论11.1论文的研究背景和意义11.1.1论文的研究背景11.1.2选题的意义21.2风力发电变桨控制系统国内外的研究现状21.3本论文主要工作3第二章风力发电机组的基本组成、基本理论与变桨矩系统42.1风力发电机组的基本组成42.1.1桨叶系统52.1.2齿轮箱系统62.1.3发电机系统72.1.4控制系统72.1.5偏航系统82.1.6塔架92.1.7制动系统92.1.8UPS供电系统92.2空气动力学原理102.2.1叶素理论102.2.2风能计算102.2.3风能利用系数与贝兹理论112.3风

2、速特性分析14692.3.1风切变效应142.3.2塔影效应142.4变桨矩风力机组的运行状态152.4.1启动状态152.4.2欠功率状态162.4.3额定功率状态162.5变桨矩系统的原理与结构172.5.1变桨矩调节原理172.5.2变桨矩系统分类192.6风力发电机组变桨矩驱动装置比较和选择212.6.1液压变桨与电动变桨技术比较212.6.2液压变桨与电动变桨供应链分析222.7本章小结24第三章变桨系统设备选型与硬件电路设计253.1变桨系统设备选型253.1.1伺服电机的选型253.1.2控制器的选型263.1.3各种传感器的选型273.1.4控制算法的选择313

3、.2变桨矩控制系统323.3本章小结35第四章变桨系统软件设计364.1PLC的介绍和选择364.1.1PLC的定义、特点及组成364.1.2PLC的基本工作原理384.1.3PLC主要部件的选择394.2编程条件设计394.3控制流程图设计424.4变桨矩系统程序设计43第五章总结与展望4469参考文献：45附录A47附录B53致谢7069第一章绪论1.1论文的研究背景和意义1.1.1论文的研究背景在21世纪的今天，能源、环境已成为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

4、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，风力发电已经从试验研究阶段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可靠性、提高效率和降低成本。中国拥有着辽阔的地域、狭长的海岸、风能资源极其丰富。根据不完全数字统计，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，所以我国开发和利用风能的潜力非常大[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2.2亿千瓦；国内已有25个省、市、自治区已

5、具有风电装机，风力发电机组总的装机容量达到6500万千瓦。《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台安装在中国。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年可达到22%。随着风力发电产业技术的不断成熟和发展，变桨矩风力发电机的优越性越来越突显；于是风力机运行的可靠性有了大大的提高；再加上拥有高的风能利用系数和不断优化的输出功率曲线；进而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

6、的输出功率，提高风能利用率。当前，单机容量越来越大，兆瓦级别的机组占据了主要位置，变桨矩技术已经成为了风电的发展趋势。691.1.2选题的意义变桨矩风力发电机组有很多的优越性，变桨矩风力发电机组将会成为大型风力发电机组发展的主流[2]。而变桨矩风力发电机组核心之一就是变桨矩系统，其中的变桨矩控制器是非常重要的，合理控制桨叶角度，在额定风速以下运行时与变速恒频技术结合以最大限度的获取能量，在额定风速以上运行时能够得到稳定的功率输出。控制器设计的是否合理直接关系到变桨矩风力发电机组是否能够正常、可靠、安全的运行。我国幅员辽阔，蕴藏着丰富的风力资源。为了开发利用我国的风力资源，应尽快

7、研制生产具有自主知识产权的风电设备，以减少对进口设备的依赖，降低风电的制造成本对我国的新能源产业发展具有极其重要的意义。本课题对变桨矩风力发电机组的变桨矩控制系统进行研究，希望对我国变桨矩控制系统的国产化提供有益参考，具有重要的现实意义。1.2风力发电变桨控制系统国内外的研究现状风力发电发展到20世纪80年代，风力发电机装机还比较少，技术也不够成熟，发展到90年代中期，世界风力发电技术取得了突飞猛进的发展，设计、制造技术日趋成熟，产品进入商品化阶段，功率等级从几十千瓦到几百千瓦，逐渐发展为兆