風(fēng)力供電系統(tǒng)裝置分析

1、南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析 姜偉 班班 級(jí)級(jí) 10 電氣一 專(zhuān)專(zhuān) 業(yè)業(yè) 電氣自動(dòng)化 教教 學(xué)學(xué) 系系 機(jī)電系 學(xué)校導(dǎo)師學(xué)校導(dǎo)師 李金喜 完成時(shí)間 2012 年 10 月 08 日至 年 月 日南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析 摘要摘要 能源是整個(gè)世界發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)最基本的驅(qū)動(dòng)力，是人類(lèi)賴(lài)以生存的基礎(chǔ)。伴隨著人類(lèi)社會(huì)對(duì)能源需求的增加，能源安全逐漸與政治、經(jīng)濟(jì)安全緊密聯(lián)系在一起。在各類(lèi)新能源中，風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源越來(lái)越受到人們的重視，風(fēng)

2、力發(fā)電也逐漸成為了時(shí)下的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。本論文詳細(xì)的對(duì)風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置進(jìn)行了分析，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹和對(duì)風(fēng)力供電裝置進(jìn)行了深入的研究。本文的主要內(nèi)容包括：首先對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組成、模擬風(fēng)場(chǎng)的組裝進(jìn)行研究，通過(guò)西門(mén)子 S7-200PLC 進(jìn)行接線，然后對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置進(jìn)行控制程序設(shè)計(jì)，最后分析風(fēng)力供電系統(tǒng)得出結(jié)論。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī) 、西門(mén)子 S7-200PLC、風(fēng)力發(fā)電南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析1目錄目錄摘要摘要 .I I目錄目錄 .1 11 1 緒論緒論 .5 51.1 課題的目的和意義.51.1.1 風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)點(diǎn).51.1.2 課題的目的和意義

3、.61.2 風(fēng)力發(fā)電概述.61.2.1 國(guó)外風(fēng)力發(fā)展.61.2.2 國(guó)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電的基本情況 .71.2.3 風(fēng)力發(fā)電的特點(diǎn) .71.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容 .82 2 風(fēng)力供電裝置分析風(fēng)力供電裝置分析.9 92.1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的組成.92.1.1 小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的分類(lèi).92.1.2 整流器.112.1.3 逆變器.112.1.4 蓄電池.122.2 風(fēng)力供電裝置的組成 .142.2.1 風(fēng)力供電裝置基本組成介紹.142.2.2 風(fēng)力供電裝置部分設(shè)備（器件）主要參數(shù).173 3 風(fēng)力供電系統(tǒng)分析風(fēng)力供電系統(tǒng)分析 .18183.1 風(fēng)力供電系統(tǒng)的組成.183.1.1 風(fēng)電電源控制單元.183.1

4、.2 風(fēng)電輸出顯示單元.19南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析23.1.3 風(fēng)力供電控制單元 .204 4 風(fēng)力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電 PLCPLC 控制系統(tǒng)分析控制系統(tǒng)分析 .24244.1 西門(mén)子 S7-200CPU224 .244.1.1S7-200 CPU224PLC 輸入輸出端口.244.2 風(fēng)力 PLC 程序 .255 5 收獲和體會(huì)收獲和體會(huì).3030致致 謝謝 .3333參參 考考 文文 獻(xiàn)獻(xiàn) .3434南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析31 1 緒論緒論風(fēng)能是一種清潔的、儲(chǔ)量極為豐富的可再生能源，它和存在于自然界的礦物質(zhì)燃料能源，

5、如煤、石油、天然氣等不同，它不會(huì)隨著其本身的轉(zhuǎn)化和利用而減少，因此可以說(shuō)是一種取之不盡、用之不竭的能源。而礦物質(zhì)燃料儲(chǔ)量有限，正在日趨減少，況且其帶來(lái)的嚴(yán)重的污染問(wèn)題和溫室效應(yīng)正越來(lái)越困擾著人們。因此風(fēng)力發(fā)電正越來(lái)越引起人們的關(guān)注。1.11.1 課題的目的和意義課題的目的和意義1.1.11.1.1 風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)風(fēng)是人類(lèi)最熟悉的一種自然現(xiàn)象，風(fēng)無(wú)處不在。太陽(yáng)輻射造成地球表面大氣層受熱不均，引起大氣壓力分布不均。在不均壓力作用下，空氣沿水平方向運(yùn)動(dòng)就形成風(fēng)。風(fēng)能是一種最具活力的可再生能源，它實(shí)質(zhì)上是太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化形式，因此是取之不盡的。風(fēng)能中的風(fēng)向和風(fēng)速在時(shí)空分布上較為復(fù)雜，如有海陸

6、差異對(duì)氣流運(yùn)動(dòng)的影響而形成的季風(fēng)和海陸風(fēng)，在山區(qū)由于熱力原因引起的谷風(fēng)和山風(fēng)，風(fēng)力的隨機(jī)性和風(fēng)速的變化多端使得它的利用效率較低，在風(fēng)能的實(shí)際利用上仍存在很多技術(shù)困難。盡管如此，風(fēng)能資源具有如下優(yōu)越性：（1）風(fēng)力發(fā)電是可再生的清潔能源風(fēng)力發(fā)電是一種可再生的清潔能源，不消耗資源，不污染環(huán)境，這是其他常規(guī)能源（煤電、油電）所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。就地可取，不需運(yùn)輸?shù)V物能源煤炭和石油地理分布不均勻和工業(yè)布局的不均衡，造成了煤炭和石油運(yùn)輸?shù)牟痪?。這些能源必須經(jīng)過(guò)開(kāi)采后長(zhǎng)途運(yùn)送到目的地，給交通運(yùn)輸帶來(lái)壓力。即使能夠靠電網(wǎng)供電，但一些高山、孤島、草原和高原等電網(wǎng)不易到達(dá)的地方，充分利用清潔能源這一優(yōu)點(diǎn)，則會(huì)帶來(lái)

7、方便。（3）建設(shè)周期短風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)建設(shè)工期短，單臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝僅需幾周，從土建、安裝到投產(chǎn)，一萬(wàn)千瓦級(jí)的風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)期只需半年到一年時(shí)間。南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析4（4）運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單風(fēng)力發(fā)電自動(dòng)化水平很高，完全可以無(wú)人值守，只需定期進(jìn)行必要的維護(hù)，不存在火力發(fā)電大修問(wèn)題。（5）經(jīng)濟(jì)性高風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性日益提高，不存在建廠房、筑壩、淹地、移民等問(wèn)題，風(fēng)力發(fā)電機(jī)分散安裝，占地面積少。發(fā)電后除折舊費(fèi)和維護(hù)費(fèi)外，不消耗燃料，無(wú)三廢處理問(wèn)題，其成本接近火電，低于油電、核電和光伏發(fā)電，從綜合經(jīng)濟(jì)效益看，具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。（6）可靠性高風(fēng)力發(fā)電在新能源發(fā)電中技術(shù)最為成熟

8、。是一種安全、可靠的能源。綜上所述，風(fēng)力發(fā)電對(duì)于改善能源結(jié)構(gòu)、推動(dòng)生態(tài)環(huán)境建設(shè)，特別是對(duì)邊遠(yuǎn)地區(qū)的生產(chǎn)、生活用電等諸多領(lǐng)域的發(fā)展將發(fā)揮積極作用，具有廣闊的市場(chǎng)前景。1.1.21.1.2 課題的目的和意義課題的目的和意義風(fēng)能利用的能量密度低且具有隨機(jī)性、不穩(wěn)定性和分布的不均勻性，這些給風(fēng)能的利用帶來(lái)了許多問(wèn)題。本文研究的目的是在分析現(xiàn)有的小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)鞏固所學(xué)容，并自己獨(dú)立掌握安裝水平軸永磁同步發(fā)電機(jī)的技術(shù)，最后對(duì)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容作出必要的總結(jié)。1.21.2 風(fēng)力發(fā)電概述風(fēng)力發(fā)電概述1.2.11.2.1 國(guó)外風(fēng)力發(fā)展國(guó)外風(fēng)力發(fā)展國(guó)際能源研究報(bào)告表明, 如果各國(guó)采取有力措施, 風(fēng)力發(fā)電到 2010

9、 年可提供世界電力需求的 10%, 創(chuàng)造 170 萬(wàn)個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì),并在全球范圍內(nèi)減少 100 多億噸二氧化碳廢氣。風(fēng)能將成為發(fā)展最快的能源, 到 2010 年風(fēng)電總裝機(jī)容量達(dá)到 40.00GW, 2020 年達(dá)到 0.1TW, 到 2010 年德國(guó)新增 500 萬(wàn)千瓦, 西班牙新增 520 萬(wàn)千瓦, 年生產(chǎn)能力將達(dá)到 800 萬(wàn)千瓦,可滿足全國(guó)電力需求的 10%。美國(guó)和加拿大是北美利用風(fēng)能最好的國(guó)家。在美國(guó)的 50 個(gè)州中, 大約有 30 個(gè)州已經(jīng)開(kāi)始利用風(fēng)能資源。在 1998- 2004 年期間, 美國(guó)風(fēng)力發(fā)電的總裝機(jī)容量已經(jīng)超過(guò) 6740MW, 可以滿足 160 萬(wàn)個(gè)中等家庭的日常南通紡織職

10、業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析5用電需求。隨著技術(shù)的進(jìn)步和規(guī)模的擴(kuò)大, 風(fēng)電發(fā)電成本繼續(xù)下降, 估計(jì) 10 年后它完全可以和清潔的燃煤電廠競(jìng)爭(zhēng)。由于風(fēng)力發(fā)電是可再生潔凈能源, 其環(huán)境效益也十分明顯, 隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的日益成熟, 發(fā)電成本的進(jìn)一步降低, 風(fēng)力發(fā)電會(huì)越來(lái)越被更多的人認(rèn)識(shí)和接受。這也是全世界很多國(guó)家都熱衷風(fēng)力發(fā)電的主要原因。風(fēng)力發(fā)電的迅猛發(fā)展也使那些本地能源短缺的發(fā)展中國(guó)家收益, 如巴西、阿根廷、摩洛哥、埃及和哥斯達(dá)黎加等國(guó)是發(fā)展中國(guó)家風(fēng)力發(fā)電的佼佼者。中國(guó)、印度也在積極發(fā)展風(fēng)電。1.2.21.2.2 國(guó)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電的基本情況國(guó)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電的基本情況我國(guó)幅員遼闊,

11、 陸疆總長(zhǎng)2萬(wàn)多千米, 海岸線1.8萬(wàn)多千米, 是一個(gè)風(fēng)力資源豐富的國(guó)家, 全國(guó)約有2/3的地帶為多風(fēng)帶。風(fēng)能總儲(chǔ)量為32.26億千瓦, 實(shí)際可開(kāi)發(fā)的風(fēng)能儲(chǔ)量為2.53億千瓦, 為可再生能源和新能源利用技術(shù)提供了強(qiáng)大的資源條件。兩大風(fēng)能地帶西北、華北、東北和東南沿海為風(fēng)能資源豐富區(qū), 跨全國(guó)21個(gè)省、市、自治區(qū)。到1999年底已開(kāi)發(fā)微小戶用型風(fēng)力發(fā)電機(jī)16萬(wàn)臺(tái), 并網(wǎng)型風(fēng)電場(chǎng)24座, 總裝機(jī)容量26萬(wàn)千瓦, 其中絕大多數(shù)機(jī)組是從丹麥、德國(guó)、美國(guó)、比利時(shí)、瑞典引進(jìn)的, 最大單機(jī)容量為600kW。據(jù)相關(guān)資料報(bào)道, 到2020年, 預(yù)計(jì)我國(guó)將新增發(fā)電能力500GW, 其中121GW為可再生能源。20

12、10年以前, 我國(guó)計(jì)劃新建20座風(fēng)力發(fā)電場(chǎng), 每座風(fēng)場(chǎng)的發(fā)電能力達(dá)到100MW以上, 且達(dá)到4000MW的風(fēng)力發(fā)電總目標(biāo), 并要求風(fēng)力發(fā)電設(shè)備本土化。1.2.31.2.3 風(fēng)力發(fā)電的特點(diǎn)風(fēng)力發(fā)電的特點(diǎn)風(fēng)電的突出優(yōu)點(diǎn)是環(huán)境效益好，不排放任何有害氣體和廢棄物。風(fēng)電場(chǎng)雖然占據(jù)了大片土地，但是風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)使用面積很小，不影響農(nóng)田和牧場(chǎng)的正常生產(chǎn)。多風(fēng)的地方往往是荒灘或山地，建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)的同時(shí)也開(kāi)發(fā)了旅游資源。 （1）可再生，且清潔無(wú)污染。 （2）風(fēng)速隨時(shí)變化，風(fēng)電機(jī)組承受著十分惡劣的交變載荷。 （3）風(fēng)電的不穩(wěn)定性會(huì)給電網(wǎng)或負(fù)載帶來(lái)一定的沖擊影響。風(fēng)力發(fā)電的運(yùn)行方式主要有兩種：一類(lèi)是獨(dú)立運(yùn)行的供電系統(tǒng)，

13、即在電網(wǎng)未通達(dá)的地區(qū)，用小型發(fā)電機(jī)組為蓄電池充電，再通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換為交流電向終端電器供電；另一類(lèi)是作為常規(guī)電網(wǎng)的電源，與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行。本論文討論的是前者，即對(duì)獨(dú)立運(yùn)南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析6行的供電系統(tǒng)進(jìn)行有效的分析。1.31.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容本文的主要研究?jī)?nèi)容本文以小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為研究對(duì)象對(duì)風(fēng)力發(fā)電原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制程序設(shè)計(jì)等方面做了較為深入的理論分析和研究，對(duì)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行及可靠運(yùn)行具有一定的參考價(jià)值。本文的主要研究?jī)?nèi)容和章節(jié)安排如下。第 1 章 介紹課題提出的背景、目的和意義，論述國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電發(fā)展概況，概括總結(jié)風(fēng)力發(fā)電相關(guān)技

14、術(shù)的發(fā)展概況。第 2 章 紹了小型風(fēng)力發(fā)電原理及系統(tǒng)的基本組成，并詳細(xì)介紹各個(gè)部分的組成以及原理。第 3 章 述了小型風(fēng)力供電系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)，并對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析72 2 風(fēng)力供電裝置分析風(fēng)力供電裝置分析2.12.1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的組成風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的組成 本文的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，如圖2-1所示，它主要包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、整流器、逆變器、蓄電池以及控制系統(tǒng)幾個(gè)部分。圖2.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)2.1.12.1.1 小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的分類(lèi)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的分類(lèi)1.按照風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪軸位置分類(lèi) 按照風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪軸的位置分，可分為水平軸風(fēng)

15、力發(fā)電機(jī)和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析8圖2.2 水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)（1）水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)：水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪圍繞一個(gè)水平軸旋轉(zhuǎn)，風(fēng)輪軸與風(fēng)向平行，風(fēng)輪上的葉片式徑向安裝的，與旋轉(zhuǎn)軸垂直，并與風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)平面成一角度（稱(chēng)為安裝角）。風(fēng)輪葉片數(shù)目為14片（大多為2片和3片），他在高速運(yùn)行時(shí)有較高的風(fēng)能利用率，但啟動(dòng)時(shí)需要較高的風(fēng)速。 （2）垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)：垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪圍繞一個(gè)垂直軸旋轉(zhuǎn) 圖 2.3 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪軸與風(fēng)向垂直。其優(yōu)點(diǎn)是可以接受來(lái)自任何方向的風(fēng)，因而當(dāng)風(fēng)向改變時(shí)，無(wú)需對(duì)風(fēng)。 2.按照風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率分 按風(fēng)力發(fā)

16、電機(jī)的功率可分為大、中、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。功率在10千瓦以下的稱(chēng)為小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，功率在10千瓦至100千瓦的稱(chēng)為中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，功率在100千瓦以上的稱(chēng)為大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。 3.風(fēng)力發(fā)電機(jī)又分直流發(fā)電機(jī)和交流發(fā)電機(jī)兩種。（1）直流發(fā)電機(jī)機(jī)電勵(lì)磁式直流發(fā)電機(jī)。主要有他勵(lì)、自勵(lì)和復(fù)勵(lì)幾種形式，小型直流發(fā)電系統(tǒng)大都用于1KW以下的微、小型風(fēng)力發(fā)電裝置，與蓄電池儲(chǔ)能配合使用。這種直流發(fā)電系統(tǒng)在風(fēng)速變化時(shí)，一般通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁來(lái)保持輸出電壓的恒定。南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析9永磁式直流發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)主要是勵(lì)磁不可調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)較電勵(lì)磁式直流發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)單。系統(tǒng)采用輸出電壓隨風(fēng)速

17、變化的系統(tǒng)，在發(fā)電機(jī)和負(fù)載間設(shè)置儲(chǔ)能設(shè)備(如蓄電池)和整流、逆變?cè)O(shè)備來(lái)變換，以滿足用戶對(duì)輸出電壓的要求。（2）交流發(fā)電機(jī)交流發(fā)電機(jī)主要有兩種，一種是同步發(fā)電機(jī)，一種是異步發(fā)電機(jī)。前者運(yùn)行于電機(jī)極數(shù)和頻率所決定的同步轉(zhuǎn)速，后者則以稍高于同步速成的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。主要有感應(yīng)發(fā)電機(jī)發(fā)電模式、硅整流自勵(lì)交流發(fā)電機(jī)發(fā)電模式、無(wú)刷爪極自勵(lì)發(fā)電機(jī)發(fā)電模式、永磁發(fā)電機(jī)發(fā)電模式。2.1.22.1.2 整流器整流器整流電路按組成的器件可分為不可控、半控、全控三種。按電路結(jié)構(gòu)可分為橋式電路和零式電路。按交流輸入相數(shù)分為單相電路和多相電路。整流器的主要功能是對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的三相交流電進(jìn)行整流，整流后的直流電經(jīng)過(guò)控制器再對(duì)

18、蓄電池進(jìn)行充電。根據(jù)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的容量不同，整流器分為可控與不可控兩種，可控整流器主要應(yīng)用在功率較大的系統(tǒng)中，可以減小電感過(guò)大帶來(lái)的體積大、損耗大等缺點(diǎn)；不可控整流器主要應(yīng)用于小功率系統(tǒng)中。目前在我國(guó)小型型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中大量使用的是橋式不可控整流方式，如圖 2-4所示。因?yàn)樗啥O管組成，具有功耗低、電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。圖2.4 三相不可控整流三相整流器除了把輸入的三相交流電能整流為可對(duì)蓄電池充電的直流電能之外，另外一個(gè)重要的功能是在外界風(fēng)速過(guò)小或者基本沒(méi)風(fēng)的時(shí)候，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率也較小，由于三相整流橋的二極管導(dǎo)通方向只能是由風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出端到蓄電池，南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)

19、力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析10所以防止了蓄電池對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的反向供電。2.1.32.1.3 逆變器逆變器逆變器是將低壓直流電源變換成高壓交流電源的裝置，逆變器的種類(lèi)很多,各自的具體工作原理、工作過(guò)程不盡相同。本實(shí)訓(xùn)裝置使用的逆變器由 DC-DC 升壓 PWM 控制芯片單元、驅(qū)動(dòng)+升壓功率 MOS 管單元、升壓變壓器、SPWM 芯片單元、高壓驅(qū)動(dòng)芯片單元、全橋逆變功率 MOS 管單元、LC 濾波器組成。2.1.42.1.4 蓄電池蓄電池（1）蓄電池的工作原理在小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池起著儲(chǔ)存和調(diào)節(jié)電能的作用。其它器件或技術(shù)也有被利用來(lái)進(jìn)行能量存儲(chǔ)的，比如微型水泵、壓縮空氣或飛輪等，但是在小規(guī)模風(fēng)力

20、發(fā)電應(yīng)用中，這些儲(chǔ)能方式都不是很經(jīng)濟(jì)。近年來(lái)，隨著燃料電池和電解槽技術(shù)的發(fā)展，氫氣作為一種能量存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)入人們的視野，這是一種比較有前途的技術(shù)方向。但是要大范圍的應(yīng)用，還有很多技術(shù)難題待解決。在本系統(tǒng)中，當(dāng)風(fēng)力很大致使產(chǎn)生的電能過(guò)剩時(shí)，蓄電池將多余的電能儲(chǔ)存起來(lái);反之，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)電量不足或負(fù)載用電量大的時(shí)候，蓄電池向負(fù)載補(bǔ)充電能，并保持供電電壓的穩(wěn)定。鉛酸蓄電池由于具有容量大，成本低，循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，一直是小型電力系統(tǒng)的首選儲(chǔ)能設(shè)備。蓄電池正負(fù)極板上的活性物質(zhì)分別是二氧化鉛（）和海綿狀鉛（） ，它們2pbopb與電解液中的硫酸接觸，負(fù)極板上鉛不斷解離為正二價(jià)的鉛離子（）和電子，鉛2pb離子融入

21、電解液中，電子留在負(fù)極板上。隨著化學(xué)反應(yīng)不斷的進(jìn)行，負(fù)極板上的負(fù)電荷逐漸增加，對(duì)電解液中的鉛離子的吸引力也不斷的加大，使得部分的鉛離子獲得電子沉積到負(fù)極板的表面。當(dāng)離開(kāi)和沉積到負(fù)極板表面的鉛離子相等，即氧化和還原的速度趨于平衡時(shí)，負(fù)極板與電解液間形成穩(wěn)定的電位差(大約-0.358V)。正極板上的二氧化鉛（）在電解液的作用下解離為鉛離子（） ，既（）從極板獲得電2pbo2pb2pbo子還原為（）進(jìn)入電解液，同時(shí)電解液中的部分失去電子氧化為，當(dāng)氧化和2pb4pb南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析11還原的速度平衡時(shí)，正極板與電解液之間形成 +l.685V 的電位差。正、

22、負(fù)極板與電解液之間的都存在著電位差，從整體看正極與負(fù)極的電位差有 2.04V 也就是蓄電池的單體電壓。蓄電池與負(fù)載相接時(shí)，是它的放電過(guò)程，其化學(xué)反應(yīng)方程式為:+ 2 + pb42SOH2pbo4pbsoOH2放電過(guò)程中，負(fù)極板上的海綿狀鉛()，正極板上二氧化鉛（)與電解液中pb2pbo的硫酸()反應(yīng)，生成硫酸鉛()。電解液中消耗了硫酸()分子，增42SOH4pbso42SOH加了水()分子，電解液中的硫酸濃度降低，蓄電池內(nèi)阻逐漸增大，電動(dòng)勢(shì)逐漸降OH2低。蓄電池的充電過(guò)程是放電過(guò)程的逆過(guò)程，是在外電源作用下的電化學(xué)反應(yīng)，其化學(xué)反應(yīng)方程式為:+ + 4pbso4pbsoOH2pb42SOH2pb

23、o充電過(guò)程中，在外電源的作用下，正極板上的硫酸鉛（）逐漸恢復(fù)成二氧化4pbso鉛（);負(fù)極板上的硫酸鉛（)逐漸恢復(fù)成海綿狀鉛（） ，電解液中的硫酸2pbo4pbsopb濃度增大，蓄電池內(nèi)阻逐漸減小，電動(dòng)勢(shì)逐漸增大。傳統(tǒng)的開(kāi)口式鉛酸蓄電池，由于水的蒸發(fā)以及電解液的分解，需要經(jīng)常對(duì)電解液的濃度進(jìn)行檢測(cè)，以確定是否對(duì)其添加蒸餾水。另外，在電池充電過(guò)程中，由于化學(xué)反應(yīng)劇烈，會(huì)產(chǎn)生大量有害氣體形成酸霧，污染室內(nèi)空氣，對(duì)工作人員會(huì)產(chǎn)生職業(yè)危害。而采用閥控式鉛酸蓄電池就會(huì)避免這些缺點(diǎn)。閥控式鉛酸蓄電池是相對(duì)于傳統(tǒng)的開(kāi)口式的鉛酸蓄電池來(lái)講的。它是一種密封的電池，內(nèi)外氣壓的平衡通過(guò)閥門(mén)來(lái)控制。它具有一系列優(yōu)點(diǎn)。

24、首先是安全，電池的閥門(mén)密封可阻止空氣中的氧氣流入。當(dāng)電池過(guò)充時(shí)，內(nèi)部壓力過(guò)大，這時(shí)候閥門(mén)會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，排出氣體，防止電池內(nèi)部氣壓過(guò)大而產(chǎn)生膨脹或爆炸。其次是使用方便，傳統(tǒng)的開(kāi)口電池不能傾斜安裝使用，而閥控式鉛酸蓄電池就不存在這個(gè)問(wèn)題，它既可立放也可橫放，但是不能倒置。第三是少維護(hù)，由于閥控式鉛酸蓄電池密封性能好，水分不易蒸發(fā)，這樣在進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的時(shí)候?qū)⒎烹姇r(shí)產(chǎn)生的水蒸汽完全吸收，所以不需要進(jìn)行補(bǔ)水作業(yè)，但是閥控式鉛酸蓄電池并不是完全不需要維護(hù)，尤其是對(duì)電池的充放電維護(hù)是必不可少的。由于閥控式鉛酸蓄南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析12電池具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，所以在小型電

25、力系統(tǒng)中，它漸漸成為主流的儲(chǔ)能器件。（2）影響鉛酸蓄電池壽命的因素a 環(huán)境溫度鉛酸蓄電池的的電能是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的，不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)速率是不一樣的。溫度高時(shí)，蓄電池內(nèi)部電解液與極板的化學(xué)反應(yīng)加速，電解液濃度下降，減小了電池內(nèi)阻，增加了電池的容量，充放電過(guò)程中容易出現(xiàn)過(guò)充和過(guò)放現(xiàn)象。溫度低時(shí)，電解液和極板間的反應(yīng)速度變慢，電解液的濃度升高，加大了電池的內(nèi)阻，減少了電池的容量，縮短了蓄電池的壽命。生產(chǎn)廠家一般要求蓄電池的運(yùn)行環(huán)境溫度為 15 一25，當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò) 25后，每升高 8，電池壽命就要縮短一半。b 過(guò)度放電蓄電池被過(guò)度放電是影響蓄電池使用壽命的另一重要因素。蓄電池為負(fù)載供電期間，

26、若控制器突發(fā)故障或者過(guò)放控制點(diǎn)設(shè)置過(guò)低時(shí)，均會(huì)可能導(dǎo)致過(guò)放現(xiàn)象的發(fā)生。過(guò)放現(xiàn)象會(huì)減少蓄電池的容量，并且難以恢復(fù)，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)導(dǎo)致電池失效。蓄電池被過(guò)度放電到輸出電壓為 OV 時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部有大量的硫酸鉛被吸附到電池的陰極表面，形成電池陰極的“硫酸鹽化” 。由于硫酸鉛本身是一種絕緣體，將會(huì)阻礙蓄電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)的，陰極板上的硫酸鉛越多，電池的內(nèi)阻越大，電池的充放電性能就越差，電池的壽命就越短。c 過(guò)度充電蓄電池的充電電壓也是影響其壽命的重要因素。在開(kāi)路狀態(tài)下，鉛合金和二氧化鉛在硫酸溶液中，各自與電解液建立不同的平衡電極電位。蓄電池的充電電壓過(guò)高時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)過(guò)充現(xiàn)象，此時(shí)正極柵板由于析氧反應(yīng)，水

27、不斷的被消耗，H增加，從而導(dǎo)致正極附近的酸度增高，柵板與電解液反應(yīng)加速，析出的氣體由于一部分排出，不可能全部還原為水，蓄電池內(nèi)部的電解液濃度增加，這樣也會(huì)促使柵板的腐蝕加速，活性物質(zhì)減少，導(dǎo)致蓄電池的容量和壽命減少。當(dāng)失水 5.5%時(shí)，容量降低 75%，失水達(dá)到 25%時(shí)，容量基本消失。d 長(zhǎng)期浮充電蓄電池長(zhǎng)期工作在浮沖狀態(tài)下，只充電不放電，這種工作狀態(tài)會(huì)造成蓄電池陽(yáng)極的鈍化，使電池的內(nèi)阻急劇增大，實(shí)際容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其標(biāo)準(zhǔn)容量，從而導(dǎo)致電池所能提供的后備時(shí)間大大縮短，減少了其使用壽命。南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析132.22.2 風(fēng)力供電裝置的組成風(fēng)力供電裝置的

28、組成2.2.12.2.1 風(fēng)力供電裝置基本組成介紹風(fēng)力供電裝置基本組成介紹本文所分析的風(fēng)力供電裝置主要由葉片、輪轂、發(fā)電機(jī)、機(jī)艙、尾舵、側(cè)風(fēng)偏航機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、直流電動(dòng)機(jī)、塔架和基礎(chǔ)、測(cè)速儀、測(cè)速儀支架、軸流風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)支架、軸流風(fēng)機(jī)框罩、單相交流電動(dòng)機(jī)、電容器、風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱、護(hù)欄、連桿、滾輪、萬(wàn)向輪、微動(dòng)開(kāi)關(guān)和接近開(kāi)關(guān)等設(shè)備與器件組成，如圖 2.5 所示。圖 2.5 風(fēng)力供電裝置葉片、輪轂、發(fā)電機(jī)、機(jī)艙、尾舵和側(cè)風(fēng)偏航機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組裝成水平軸永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，安裝在塔架上。風(fēng)場(chǎng)由軸流風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)支架、軸流風(fēng)機(jī)框罩、測(cè)速儀、測(cè)速儀支架、風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱體、傳動(dòng)齒輪鏈機(jī)構(gòu)、單相交流電動(dòng)機(jī)、滾

29、輪和萬(wàn)向輪等組成。軸流風(fēng)機(jī)和軸流風(fēng)機(jī)框罩安裝在風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱體上部，傳動(dòng)齒輪鏈機(jī)構(gòu)、單相交流電動(dòng)機(jī)、滾輪和萬(wàn)向輪組成風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。當(dāng)風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的單相交流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，傳動(dòng)齒輪鏈機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱體圍繞風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔架作圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)軸流風(fēng)機(jī)輸送可變風(fēng)量風(fēng)時(shí)，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)周?chē)纬娠L(fēng)向和風(fēng)速可變的風(fēng)場(chǎng)。在可變風(fēng)場(chǎng)中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)利用尾舵實(shí)現(xiàn)被動(dòng)偏航迎風(fēng)，使風(fēng)南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析14力發(fā)電機(jī)輸出最大電能。測(cè)速儀檢測(cè)風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)量，當(dāng)風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)量超過(guò)安全值時(shí)，側(cè)風(fēng)偏航機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使尾舵?zhèn)蕊L(fēng) 45，風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片轉(zhuǎn)速變慢。當(dāng)風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)量過(guò)大時(shí)，尾

30、舵?zhèn)蕊L(fēng) 90，風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)。（1）風(fēng)輪風(fēng)輪一般有 23 個(gè)葉片和輪轂組成。葉片多為玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。輪轂是葉片根部與主軸的連接件，從葉片傳來(lái)的力通過(guò)輪轂傳到驅(qū)動(dòng)的對(duì)象。輪轂有剛性輪轂和鉸鏈?zhǔn)捷嗇?。剛性輪轂制造成本低、維護(hù)少、沒(méi)有磨損。三葉片風(fēng)輪一般采用剛性輪轂，是使用最廣泛的一種形式。（2）發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)重要的部件。葉片接受風(fēng)能而轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)變成電能。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)之間多采用直接連接。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)主要采用交流永磁發(fā)電機(jī)、感應(yīng)式發(fā)電機(jī)和直流發(fā)電機(jī)。永磁發(fā)電機(jī)無(wú)勵(lì)磁損耗，效率高。永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)按磁路結(jié)構(gòu)的磁化方向可分為徑向式、切向式和

31、軸向式三種類(lèi)型，國(guó)內(nèi)批量生產(chǎn)的永磁發(fā)電機(jī)多采用切向式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)制造工藝簡(jiǎn)單，可以做成較多的磁極，便于和風(fēng)輪直連。（3）尾舵尾舵的作用是保持風(fēng)輪和風(fēng)向垂直。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)多采用尾舵達(dá)到對(duì)風(fēng)的目的，尾舵調(diào)向結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)向可靠。尾舵有尾舵梁固定，尾舵梁另一端固定在機(jī)艙上。（4）機(jī)艙機(jī)艙是發(fā)電機(jī)、風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)之間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的防護(hù)裝置。（5）塔架塔架是用于支撐風(fēng)力發(fā)電機(jī)的質(zhì)量，承受吹向風(fēng)流發(fā)電機(jī)和塔架的風(fēng)壓以及風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的動(dòng)負(fù)載。表 2.6 是風(fēng)力供電裝置的主要設(shè)備序號(hào)設(shè)備（器件）名稱(chēng)數(shù)量序號(hào)設(shè)備（器件）名稱(chēng)數(shù)量1水平軸永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)111電容器12塔架和基礎(chǔ)112傳動(dòng)齒輪鏈機(jī)構(gòu)13測(cè)速儀1

32、13風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱體1南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析154測(cè)速儀支架114連桿15側(cè)風(fēng)偏航機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)115滾輪16直流電動(dòng)機(jī)116萬(wàn)向輪27軸流風(fēng)機(jī)117護(hù)欄網(wǎng)18軸流風(fēng)機(jī)支架118微動(dòng)開(kāi)關(guān)49軸流風(fēng)機(jī)框罩119接近開(kāi)關(guān)110單相交流電動(dòng)機(jī)12.2.22.2.2 風(fēng)力供電裝置部分設(shè)備（器件）主要參數(shù)風(fēng)力供電裝置部分設(shè)備（器件）主要參數(shù)（1）水平軸永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要參數(shù)輸出功率：300W葉片直徑：120mm、數(shù)量：3啟動(dòng)風(fēng)速：1.5m/s輸出（整流）電壓： +12V（2）測(cè)速儀主要參數(shù)輸出：05V（3）軸流風(fēng)機(jī)主要參數(shù)電源：3AC220V額定功率：370W（

33、4）單相交流電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)額定功率：90W南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析163 3 風(fēng)力供電系統(tǒng)分析風(fēng)力供電系統(tǒng)分析3.13.1 風(fēng)力供電系統(tǒng)的組成風(fēng)力供電系統(tǒng)的組成風(fēng)力供電系統(tǒng)主要由風(fēng)電電源控制單元、風(fēng)電輸出顯示單元、觸摸屏、風(fēng)力供電控制單元、DSP 控制單元、接口單元、西門(mén)子 S7-200PLC、變頻器、繼電器組、接線排、可調(diào)電阻、斷路器、網(wǎng)孔架等組成。如圖 3.1 所示。圖 3.1 風(fēng)力供電系統(tǒng)3.1.13.1.1 風(fēng)電電源控制單元風(fēng)電電源控制單元風(fēng)電電源控制單元面板如圖 3.2 所示，風(fēng)電電源控制單元主要由斷路器、+24V 開(kāi)關(guān)電源、AC220V 電源插

34、座、指示燈、接線端 DT8 和 DT9 等組成。接線端子 DT8.1、DT8.2南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析17和 DT8.3、DT8.4 分別接入 AC220V 的 L 和 N。接線端子 DT9.1、DT9.2 和 DT9.3、DT9.4分別輸出+24V 和 0V。圖 3.2 風(fēng)電電源控制面板3.1.23.1.2 風(fēng)電輸出顯示單元風(fēng)電輸出顯示單元風(fēng)電輸出顯示單元面板如圖 3.3 所示，風(fēng)電輸出顯示單元主要由直流電流表、直流電壓表、接線端 DT3 和 DT4 等組成。接線端子 DT10.3、DT10.4 和 DT11.3、DT11.4分別接入 AC220V 的

35、 L 和 N。接線端子 DT10.5、DT10.6 和 DT11.5、DT11.6 分別是RS485 通信端口。接線端子 DT10.1、DT10.2 和 DT11.1、DT11.2 分別用于測(cè)量和顯示風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出經(jīng)過(guò)整流的直流電流和直流電壓。圖 3.3 風(fēng)電輸出單元顯示面板南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析183.1.33.1.3 風(fēng)力供電控制單元風(fēng)力供電控制單元風(fēng)力供電控制單元主要由選擇開(kāi)關(guān)、急停按鈕、帶燈按鈕、接線端 DT12 和 DT13等組成。風(fēng)力供電控制單元面板如圖 3.4 所示。選擇開(kāi)關(guān)自動(dòng)擋、啟動(dòng)按鈕、順時(shí)按鈕、逆時(shí)按鈕、側(cè)風(fēng)偏航按鈕、恢復(fù)按鈕、停止

36、按鈕均使用常開(kāi)觸點(diǎn)，分別接在接線端子的 DT12.2、DT12.3、DT12.5、DT12.6、DT12.7、DT12.8、DT12.9。急停按鈕使用常閉觸點(diǎn)，接在接線端子的 DT12.4。接線端子 DT12.1、DT12.10 接入+24V 和 0V。接線端 DT13 有 6 個(gè)端口，分別接入相應(yīng)按鈕的指示燈。圖 3-4 風(fēng)力供電控制單元面板3.1.43.1.4 觸摸屏、可調(diào)電阻和接插座觸摸屏、可調(diào)電阻和接插座1.觸摸屏 觸摸屏用于顯示風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出信息、風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)量信息和蓄電池信息。2.可調(diào)電阻可調(diào)電阻作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的負(fù)載，檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出特性?？烧{(diào)電阻的阻值為 1000，功率為 100

37、W。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出特性檢測(cè)電氣原理圖如圖 3.5所示。南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析19圖 3.5 風(fēng)力供電控制單元電氣原理圖3.23.2 風(fēng)力供電主電路風(fēng)力供電主電路風(fēng)力供電由風(fēng)力供電裝置和風(fēng)力供電系統(tǒng)完成，風(fēng)力供電主電路電氣原理如圖3.6 所示。繼電器 KA9 和繼電器 KA10 將單相 AC220V 通過(guò)接插座 CON9 提供給風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的單相交流電動(dòng)機(jī)，單相交流電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)由繼電器 KA9 和繼電器 KA10 分別完成。圖3.6 風(fēng)力供電主電路電氣原理圖風(fēng)力發(fā)電機(jī)的側(cè)風(fēng)偏航是由直流電動(dòng)機(jī)控制，直流電動(dòng)機(jī)的工作電壓為+24V。繼南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢

38、業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析20電器 KA11 和繼電器 KA12 通過(guò)接插座 CON10 向直流電動(dòng)機(jī)提供不同極性的直流電源，實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)。AC220V 電源通過(guò)開(kāi)關(guān) QF03 作為變頻器的輸入電源，接插座 CON12 將變頻器輸出的 3AC220V 電源供給風(fēng)場(chǎng)的軸流風(fēng)機(jī)。3.33.3 風(fēng)力供電系統(tǒng)控制電路風(fēng)力供電系統(tǒng)控制電路3.3.13.3.1 偏航及限位輸入信號(hào)偏航及限位輸入信號(hào)風(fēng)力供電裝置和風(fēng)力供電系統(tǒng)之間的電氣連接是由接插座完成。 接插座 CON10 CON10 除了在風(fēng)力供電主電路使用外，其主要功能是作為側(cè)風(fēng)偏航控制的電氣連接。CON10 有 9 個(gè)接線端

39、口，如圖 3.7 所示。CON10 的 2、3 接線端口是與風(fēng)力供電系統(tǒng)接線排 XT2.7 和 XT2.8 相連接，CON10 的 4、5、6 接線端口分別與風(fēng)力供電系統(tǒng)接線排 XT2.9、XT2.10、XT2.11 相連接，側(cè)風(fēng)偏航初始位信號(hào)、側(cè)風(fēng)偏航45位置信號(hào)、側(cè)風(fēng)偏航 90位置信號(hào)分別被 PLC 的輸入端口 I1.1、I1.2、I1.3 接收。圖 3.7 側(cè)風(fēng)偏航控制接插座接插座 CON11 CON11 有 5 個(gè)接線端口，如圖 3.8 所示，其主要功能是作為風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)限位和風(fēng)速儀信號(hào)檢測(cè)的電氣連接。CON11 的 3、4 接線端口分別與風(fēng)力供電系統(tǒng)接線排 XT2.14、XT2.15 相

40、連接，分別被 PLC 的輸入端口 I1.4、I1.5 接收。南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析21圖 3.8 CON11 風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)限位和風(fēng)速儀信號(hào)檢測(cè)接插座南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析224 4 風(fēng)力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電 PLC 控制系統(tǒng)分析控制系統(tǒng)分析4.14.1 西門(mén)子西門(mén)子 S7-200CPU224S7-200CPU2244.1.1S7-2004.1.1S7-200 CPU224PLCCPU224PLC 輸入輸出端口輸入輸出端口（1）IO 分配表該風(fēng)力發(fā)電實(shí)訓(xùn)裝置通過(guò) PLC 實(shí)現(xiàn)對(duì)各部分的控制，PLC 的 IO 分配表如表 4.1

41、所示。表 4.1 IO 分配表序號(hào)輸入輸出配置序號(hào)輸入輸出配置1I0.0旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)自動(dòng)擋15Q0.0啟動(dòng)按鈕指示燈2I0.1啟動(dòng)按鈕16Q0.1順時(shí)按鈕指示燈3I0.2急停按鈕17Q0.2逆時(shí)按鈕指示燈4I0.3順時(shí)按鈕18Q0.3側(cè)風(fēng)偏航按鈕指示燈5I0.4逆時(shí)按鈕19Q0.4恢復(fù)按鈕指示燈6I0.5側(cè)風(fēng)偏航按鈕20Q0.5停止按鈕指示燈7I0.6恢復(fù)按鈕21Q0.6繼電器 KA9 線圈8I0.7停止按鈕22Q0.7繼電器 KA10 線圈9I1.0風(fēng)速檢測(cè)信號(hào)23Q1.0繼電器 KA11 線圈10I1.1側(cè)風(fēng)偏航初始位開(kāi)關(guān)24Q1.1繼電器 KA12 線圈11I1.2側(cè)風(fēng)偏航 45到位開(kāi)關(guān)25

42、1M0V12I1.3側(cè)風(fēng)偏航 90到位開(kāi)關(guān)262M0V13I1.4風(fēng)場(chǎng)機(jī)構(gòu)順時(shí)到位開(kāi)關(guān)271L+24V14I1.5風(fēng)場(chǎng)機(jī)構(gòu)逆時(shí)到位開(kāi)關(guān)282L+24V（2）PLC 的 IO 接線圖南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析23圖 4.2 S7-200CPU224 輸入輸出接口圖4.24.2 風(fēng)力風(fēng)力 PLCPLC 程序程序南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析24南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析25南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析26南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析27南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析28南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置