大型风电机组变桨控制系统毕业设计.doc

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1、1摘要风能作为可再生能源中发展最快的清洁能源，其具有清洁，无污染，安全，储量丰富的特点，受到世界各国的普遍重视，是最具有大规模开发和商业发展前景的可再生能源。当前，中国风电市场蓬勃发展，由此带动中国风机制造产业呈现欣欣向荣的发展势态。变桨系统是风力发电机组系统中的最要组成部分，在实际风力发电中，当风速过大的时候，变桨系统运行，桨叶角度变化，可以对风力发电机起到保护作用，防止风力发电机轮毂转速过高损坏设备造成经济损失。桨叶角度在一定范围（0-90度）内变化，以便调节输出功率不超过设计容量。依据直驱风力发电机变桨系统的结构组成以及功能，进行了对风力机变桨实

2、验系统的设计，选取S7-3000PLC进行控制风机进行变桨、偏航等功能，作为一种教学平台，它对同学进一步学习对风力机偏航系统的控制有很大的帮助。关键词：变桨系统实验装置PLC控制III目录前言1第一章绪论21.1我国能源的现状和发展风电优势21.2发展状况5第二章大型风力发电机组系统组成及功能92.1大型风力发电机的结构92.2大型风力发电机的工作过程及原理102.3大型风力发电机的自动控制原理112.4风力发电机组控制单元（WPCU）112.5远程监控系统（WPCM）132.6WPCS风电控制系统功能132.6.1数据采集（DAS）功能132.6.2

3、机组启停、发电控制142.7风电控制系统辅助设备逻辑14第三章风力机偏航试验系统的设计173.1机舱173.1.1电动机的用途及其选型和安装173.1.2刹车机构的设计及其安装173.1.3偏航机构183.1.4主轴以及主轴轴承的选型及其安装193.1.5轮毂203.1.6变桨机构203.2PLC控制系统的选型213.2.1系统组成22III3.2.2变桨机构控制流程23第四章设计结论24参考文献25致谢26III第一章绪论1.1我国能源的现状和发展风电优势过去100多年里，发达国家先后完成了工业化，消耗了地球上大量的自然资源，特别是能源资源。当前，一

4、些发展中国家正在步入工业化阶段，能源消费增加是经济社会发展的客观必然。中国是当今世界上最大的发展中国家，发展经济，摆脱贫困，是中国政府和中国人民在相当长一段时期内的主要任务。20世纪70年代末以来，中国作为世界上发展最快的发展中国家，经济社会发展取得了举世瞩目的辉煌成就，成功地开辟了中国特色社会主义道路，为世界的发展和繁荣作出了重大贡献。[1]中国是目前世界上第一位能源生产国和消费国。能源供应持续增长，为经济社会发展提供了重要的支撑。能源消费的快速增长，为世界能源市场创造了广阔的发展空间。中国已经成为世界能源市场不可或缺的重要组成部分，对维护全球能源安

5、全，正在发挥着越来越重要的积极作用。中国政府正在以科学发展观为指导，加快发展现代能源产业，坚持节约资源和保护环境的基本国策，把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置，努力增强可持续发展能力，建设创新型国家，继续为世界经济发展和繁荣作出更大贡献。能源资源是能源发展的基础。新中国成立以来，不断加大能源资源勘查力度，组织开展了多次资源评价。中国能源资源有以下特点：能源资源总量比较丰富。中国拥有较为丰富的化石能源资源。其中，煤炭占主导地位。2006年，煤炭保有资源量10345亿吨，剩余探明可采储量约占世界的13%，列世界第三位。已探

6、明的石油、天然气资源储量相对不足，油页岩、煤层气等非常规化石能源储量潜力较大。中国拥有较为丰富的可再生能源资源。水力资源理论蕴藏量折合年发电量为6.19万亿千瓦时，经济可开发年发电量约1.76万亿千瓦时，相当于世界水力资源量的12%，列世界首位。[2]23人均能源资源拥有量较低。中国人口众多，人均能源资源拥有量在世界上处于较低水平。煤炭和水力资源人均拥有量相当于世界平均水平的50%，石油、天然气人均资源量仅为世界平均水平的1/15左右。耕地资源不足世界人均水平的30%，制约了生物质能源的开发。能源资源赋存分布不均衡。中国能源资源分布广泛但不均衡。煤炭资

7、源主要赋存在华北、西北地区，水力资源主要分布在西南地区，石油、天然气资源主要赋存在东、中、西部地区和海域。中国主要的能源消费地区集中在东南沿海经济发达地区，资源赋存与能源消费地域存在明显差别。大规模、长距离的北煤南运、北油南运、西气东输、西电东送，是中国能源流向的显著特征和能源运输的基本格局。能源资源开发难度较大。与世界相比，中国煤炭资源地质开采条件较差，大部分储量需要井工开采，极少量可供露天开采。石油天然气资源地质条件复杂，埋藏深，勘探开发技术要求较高。未开发的水力资源多集中在西南部的高山深谷，远离负荷中心，开发难度和成本较大。非常规能源资源勘探程度

8、低，经济性较差，缺乏竞争力。风电是风能发电或者风力发电的简称。属于可再生能源，清洁能源。风力发