【風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)6000字（論文）】

風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)摘要風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以通過(guò)捕獲氣流能量，進(jìn)而把氣流能量轉(zhuǎn)換成電能。這種轉(zhuǎn)換只需要經(jīng)過(guò)兩個(gè)步驟，第一步是隨著風(fēng)的流動(dòng)，使風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而做功，產(chǎn)生機(jī)械功率；第二步是通過(guò)風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生電能。由于山區(qū)和海上較為空曠，所以它們的風(fēng)力資源遠(yuǎn)比其他地區(qū)豐富，但是山區(qū)和海上的環(huán)境比較惡劣，人煙比較稀少，為了保證機(jī)組控制系統(tǒng)的可靠性和安全性，需要無(wú)人值守以及遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)。本課題將以S7-1200PLC為控制器，設(shè)計(jì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳距復(fù)合控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的自動(dòng)變槳啟動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)后變槳距復(fù)合控制，在高風(fēng)速下，采用了前饋加反饋的復(fù)合控制，以輸出穩(wěn)定的有功功率；在低風(fēng)速下，保持功率最大輸出，槳距角要保持0°。關(guān)鍵字：風(fēng)力發(fā)電機(jī)；S7-1200；控制系統(tǒng)目錄TOC\o"1-3"\h\u239091風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 463271.1風(fēng)力機(jī)的原理與結(jié)構(gòu) 436001.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 5293831.3設(shè)計(jì)參數(shù) 516092控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 658882.1匯總輸入輸出變量 647562.2設(shè)備選型 9103342.3硬件網(wǎng)絡(luò)組態(tài) 9226232.4程序設(shè)計(jì) 1049782.4.1輸入輸出量程轉(zhuǎn)換 10254462.4.2偏航控制 1322252.4.3啟動(dòng)組織塊OB100 1590492.4.4PID反饋控制 1786132.4.5分段比例前饋控制 19275163上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2261953.1畫(huà)面設(shè)計(jì) 22107573.2通訊連接 22185883.3變量連接 26237764控制系統(tǒng)調(diào)試 29193084.1仿真設(shè)備介紹 29193124.2設(shè)計(jì)風(fēng)況模型 30162184.3調(diào)試曲線(xiàn) 30171324.4調(diào)試曲線(xiàn)分析 3210421結(jié)論 3314992參考文獻(xiàn) 341風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1.1風(fēng)力機(jī)的原理與結(jié)構(gòu)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理是將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。風(fēng)力機(jī)發(fā)電原理如圖1.1所示。圖1.1風(fēng)力機(jī)發(fā)電原理風(fēng)輪是吸收風(fēng)能并將其轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的部件，風(fēng)以一定的速度和角度（這種角度被稱(chēng)為攻角）作用在槳葉上，使槳葉產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩而轉(zhuǎn)動(dòng)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，然后通過(guò)增速器的機(jī)械能，繼續(xù)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的選用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)是恒速變槳型、水平軸、3個(gè)葉片的風(fēng)力機(jī)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。圖1.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)示意圖1.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1.8所示。系統(tǒng)采用S7-1200作控制器，通過(guò)PROFIBUS-DP總線(xiàn)連接分布式I/OET200M，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸入輸出信號(hào)連接至ET200M的I/O點(diǎn)。上位PC機(jī)安裝有博圖軟件，使用博圖軟件進(jìn)行硬件網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、程序設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)上位監(jiān)控功能，可以監(jiān)測(cè)電力參數(shù)、風(fēng)力參數(shù)、機(jī)組狀態(tài)參數(shù)以及各種反饋信號(hào)等，確保風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，也可以獲得啟動(dòng)過(guò)程和并網(wǎng)后變槳功率控制趨勢(shì)圖。圖1.8系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)1.3設(shè)計(jì)參數(shù)本畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)恒速變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行分析，分別確定啟動(dòng)時(shí)變槳方法和并網(wǎng)后高風(fēng)速下的變槳控制策略。其系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1.1。表1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1匯總輸入輸出變量匯總風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)的輸入輸出變量，其中模擬量輸入包括2個(gè)風(fēng)速、2個(gè)風(fēng)向、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)溫度、冷卻水溫度、偏航角、3個(gè)主軸轉(zhuǎn)速（風(fēng)輪）、傳動(dòng)系統(tǒng)潤(rùn)滑油液位、傳動(dòng)系統(tǒng)潤(rùn)滑油溫度、傳動(dòng)系統(tǒng)冷卻水溫度、3個(gè)槳距角、變槳系統(tǒng)潤(rùn)滑油液位、變槳系統(tǒng)潤(rùn)滑油壓力、變槳系統(tǒng)潤(rùn)滑油油溫、有功功率、無(wú)功功率、3個(gè)定子電壓、3個(gè)定子電流、功率因數(shù)、發(fā)電機(jī)效率，共30個(gè)模擬量輸入信號(hào)。模擬量輸出包括3個(gè)槳距角設(shè)定值和變槳速度限制，共4個(gè)模擬量輸出信號(hào)。開(kāi)關(guān)量輸入包括發(fā)電機(jī)冷卻水泵運(yùn)行狀態(tài)、順/逆時(shí)針偏航狀態(tài)、3個(gè)偏航電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、電纜扭轉(zhuǎn)狀態(tài)、機(jī)艙振動(dòng)信號(hào)、冷卻風(fēng)扇運(yùn)行狀態(tài)、2個(gè)盤(pán)式制動(dòng)器工作狀態(tài)、發(fā)電機(jī)并網(wǎng)工作狀態(tài)，共13個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)。開(kāi)關(guān)量輸出包括順/逆時(shí)針偏航、2個(gè)盤(pán)式制動(dòng)器、2個(gè)航空警示燈、并網(wǎng)開(kāi)關(guān)，共7個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)。具體輸入輸出變量如表2.1、2.2、2.3、2.4所示。表2.1模擬量輸入列表序號(hào)名稱(chēng)下限上限額定值單位地址1風(fēng)速102512m/sIW1322風(fēng)速202512m/sIW1343風(fēng)向1-1801800°(degree)IW1364風(fēng)向2-1801800°(degree)IW1385發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速035001500rpm(n/min)IW1406發(fā)電機(jī)溫度-20200130℃IW1467冷卻水溫度-5010050℃IW1488偏航角-1800-18000°(degree)IW1509主軸轉(zhuǎn)速1010053rpm(n/min)IW15210主軸轉(zhuǎn)速2010053rpm(n/min)IW15411主軸轉(zhuǎn)速3010053rpm(n/min)IW15612傳動(dòng)系統(tǒng)潤(rùn)滑油液位010070%IW15813傳動(dòng)系統(tǒng)潤(rùn)滑油溫度-5015050℃IW16014傳動(dòng)系統(tǒng)冷卻水溫度-5010055℃IW16215槳距角10900°(degree)IW16416槳距角20900°(degree)IW16617槳距角30900°(degree)IW16818變槳系統(tǒng)潤(rùn)滑油液位010050%IW17019變槳系統(tǒng)潤(rùn)滑油壓力0300140barIW17220變槳系統(tǒng)潤(rùn)滑油油溫-5020080℃IW17421有功功率-500500300KWIW17622無(wú)功功率-500500145KWIW17823定子電壓101000690VIW18024定子電壓201000690VIW18225定子電壓301000690VIW18426定子電流101000508AIW18627定子電流201000508AIW18828定子電流301000508AIW19029功率因數(shù)010.9IW19230發(fā)電機(jī)效率010.95IW194表2.2開(kāi)關(guān)量輸入表2.3模擬量輸出序號(hào)名稱(chēng)下限上限額定值單位地址1槳距角設(shè)定值10900°(degree)QW1042槳距角設(shè)定值20900°(degree)QW1063槳距角設(shè)定值30900°(degree)QW1084變槳速度限制0905°/sQW110表2.4開(kāi)關(guān)量輸出序號(hào)名稱(chēng)下限上限說(shuō)明地址1順時(shí)針偏航011偏航，0停止Q4.02逆時(shí)針偏航011偏航，0停止Q4.13盤(pán)式制動(dòng)器1011為松開(kāi)，0為投入使用Q4.24盤(pán)式制動(dòng)器2011為松開(kāi)，0為投入使用Q4.35航空警示燈1011閃爍，0停止Q4.46航空警示燈2011閃爍，0停止Q4.57并網(wǎng)開(kāi)關(guān)011為并網(wǎng)，0為斷開(kāi)電網(wǎng)Q5.12.2設(shè)備選型選取CPU1214CDC/DC/DC，配置分布式I/OET200M，DP主站模塊選擇CM1243-5，配置4塊模擬量輸入模塊SM331，1塊模擬量輸出模塊SM332，1塊數(shù)字量輸入模塊SM321，1塊數(shù)字量輸出模塊SM322。具體模塊配置如表2.5所示。表2.5模塊配置模塊名稱(chēng)型號(hào)訂貨號(hào)CPU模塊CPU1214CDC/DC/DC6ES7214-1AE30-0XB0DP主站模塊CM1243-56GK7243-5DX30-0XE0接口模塊IM153-16ES7153-1AA03-0XB0模擬量輸入SM331AI8×12BIT6ES7331-7KF02-0AB0模擬量輸出SM332AO8×12BIT6ES7332-5HF00-0AB0開(kāi)關(guān)量輸入SM321DI16×24VDC6ES7321-1BH02-0AA0開(kāi)關(guān)量輸出SM322DO8x24VDC/0.5A6ES7322-8BF00-0AB02.3硬件網(wǎng)絡(luò)組態(tài)硬件網(wǎng)絡(luò)組態(tài)如圖2.1所示。此系統(tǒng)以S7-1200PLC作為控制器，配置I/O模塊，控制器通過(guò)交換機(jī)連接在以太網(wǎng)上，上位PC機(jī)安裝有TIAPortalV14軟件，用于系統(tǒng)的硬件組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、控制程序編程和調(diào)試。上位監(jiān)控組件WinCCRTStart，通過(guò)PROFINET以太網(wǎng)和控制器之間通訊。裝有博途軟件的PC機(jī)通過(guò)PROFINET以太網(wǎng)和控制器通訊，通過(guò)編譯下載，PC機(jī)可以作為上位操作站運(yùn)行WinCC軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控電梯系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。圖2.1硬件網(wǎng)絡(luò)組態(tài)視圖2.4程序設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)控制流程圖，編寫(xiě)對(duì)應(yīng)的順序邏輯控制程序。因?yàn)槌绦蚴琼樞蚩刂七壿?，所以選用FC塊進(jìn)行編程分類(lèi)，分為6塊程序塊：量程轉(zhuǎn)化、偏航控制、輸出量程轉(zhuǎn)換、輸入量程轉(zhuǎn)換、正常工作偏航控制、自動(dòng)啟動(dòng)。如圖2.2所示。圖2.2程序塊2.4.1輸入輸出量程轉(zhuǎn)換為了方便計(jì)算和監(jiān)視，需要把輸入量程轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制。為此采用了FC函數(shù)塊用SCL語(yǔ)言編寫(xiě)了一個(gè)輸入量程轉(zhuǎn)換塊，輸入量程轉(zhuǎn)換塊的接口變量和輸入量程轉(zhuǎn)換SCL代碼程序如圖2.3所示，輸出值=輸入值*（最高值-最低值）/27468+最低值。圖2.3輸入量程轉(zhuǎn)換需要把十進(jìn)制的實(shí)際數(shù)值經(jīng)過(guò)輸出量程轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制的數(shù)字量。為此采用了FC函數(shù)塊用SCL語(yǔ)言編寫(xiě)了一個(gè)輸出量程轉(zhuǎn)換塊，輸出量程轉(zhuǎn)換塊的接口變量和輸出量程轉(zhuǎn)換SCL代碼程序如圖2.4所示，（輸入值-最低值）*27468/（最高值-最低值），并在輸出的時(shí)候，把REAL型轉(zhuǎn)換成INT類(lèi)型。圖2.4輸出量程轉(zhuǎn)換部分量程轉(zhuǎn)換程序塊如圖2.5所示。風(fēng)速量程設(shè)定在0到25之間。圖2.5風(fēng)速量程轉(zhuǎn)換先將三個(gè)槳距角數(shù)據(jù)相加，再除以3，取平均值，以取得相對(duì)準(zhǔn)確的槳距角過(guò)程值，如圖2.5所示。圖2.5槳距角過(guò)程值2.4.2偏航控制偏航系統(tǒng)的主要作用有兩個(gè)：第一就是讓風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)控制其對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向，使風(fēng)機(jī)始終處于最大吸收風(fēng)能的狀態(tài)，發(fā)電效率會(huì)大大提高；第二便是起到安全保護(hù)作用，通過(guò)機(jī)組硬件內(nèi)部的鎖扣來(lái)保證控制系統(tǒng)正常運(yùn)行。偏航控制部分程序段如圖2.6、2.7所示。如果風(fēng)速大于等于4時(shí)，角差等于風(fēng)向角減偏航角。圖2.6偏航控制程序圖2.7偏航控制程序2.4.3啟動(dòng)組織塊OB100啟動(dòng)組織塊OB100在第一掃描周期完成初始化工作。發(fā)電機(jī)組接通電源和啟動(dòng)控制系統(tǒng)初始，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化設(shè)置，對(duì)發(fā)電機(jī)組賦予啟動(dòng)準(zhǔn)備工作狀態(tài)說(shuō)明。輸出啟動(dòng)信號(hào)并且設(shè)置槳葉槳距角初始值為90°。程序段如圖2.8所示。圖2.8初始化程序自動(dòng)啟動(dòng)程序如圖2.9、2.10、2.11、2.12所示。用偏航控制算法，將角差求出，并判斷出是否正對(duì)風(fēng)，如果沒(méi)有對(duì)好風(fēng)，確定需要左偏航還是右偏航。如圖2.9所示。圖2.9自動(dòng)啟動(dòng)偏航控制程序當(dāng)風(fēng)向角與偏航角之差即角差的絕對(duì)值小于等于5度時(shí)即為風(fēng)機(jī)正對(duì)風(fēng)，風(fēng)機(jī)松開(kāi)剎車(chē)開(kāi)關(guān)，風(fēng)輪槳葉開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖2.10所示。圖2.10對(duì)風(fēng)后松開(kāi)機(jī)械剎車(chē)當(dāng)角差的絕對(duì)值小于等于5度時(shí)，根據(jù)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)槳距角設(shè)定值。若發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速小于等于50r/min時(shí)，槳距角設(shè)定值調(diào)節(jié)為60度；若發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速大于50r/min，小于等于150r/min時(shí)，槳距角設(shè)定值調(diào)節(jié)為40度；若發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速大于150r/min，小于等于600r/min時(shí)，槳距角設(shè)定值調(diào)節(jié)為15度；若發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速大于600r/min時(shí)，槳距角設(shè)定值調(diào)節(jié)為0度。程序如圖2.11所示。圖2.11根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整槳距角設(shè)定值當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速大于1000r/min，槳距角過(guò)程值小于等于2度時(shí)，設(shè)定1S延時(shí)，之后使發(fā)電機(jī)打開(kāi)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)，使其處于并網(wǎng)發(fā)電狀態(tài)，程序如圖2.12所示。圖2.12發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到后并網(wǎng)2.4.4PID反饋控制并網(wǎng)后，在額定風(fēng)速以上時(shí)需要進(jìn)行變槳距復(fù)合控制，通過(guò)調(diào)節(jié)槳距角限制有功功率在額定功率300KW附近。變槳距復(fù)合控制采用反饋加前饋方式，反饋控制采用增量式PID控制算法，前饋控制采用分段比例控制。PID反饋控制程序編寫(xiě)一個(gè)增量式PID控制算法功能塊，然后編譯成FB塊。SCL代碼程序如圖2.13所示。圖2.13增量式PID程序變槳功率PID調(diào)節(jié)程序如圖2.14所示，調(diào)用增量式PID算法功能塊，并賦相應(yīng)的實(shí)參，調(diào)試出合適的增量式PID控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)槳距角的微調(diào)，使功率更平穩(wěn)地穩(wěn)定在額定功率附近。圖2.14變槳功率PID調(diào)節(jié)2.4.5分段比例前饋控制前饋控制在復(fù)合控制系統(tǒng)中，主要負(fù)責(zé)風(fēng)速對(duì)功率劇烈影響的槳距角值補(bǔ)償，限制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)風(fēng)能的吸收。采用分段比例前饋控制可以快速的、有效的補(bǔ)償風(fēng)速擾動(dòng)對(duì)功率的劇烈影響。在不同的風(fēng)速下，采用不同的前饋補(bǔ)償系數(shù)。這里列舉部分分段比例前饋控制如圖2.15、2.16、2.17。圖2.1511.7m/s-13.5m/s分段比例前饋補(bǔ)償圖2.1613.5m/s-15.5m/s分段比例前饋補(bǔ)償圖2.1715.5m/s-17.5m/s分段比例前饋補(bǔ)償通過(guò)多次前饋控制測(cè)試，對(duì)發(fā)電機(jī)組的有效風(fēng)況范圍進(jìn)行了分段，調(diào)試出前饋補(bǔ)償系數(shù)，如表2.6所示。表2.6分段補(bǔ)償系數(shù)風(fēng)速范圍（m/s）前饋補(bǔ)償系數(shù)11.7～12.53.012.5～13.52.713.5～14.52.414.5～15.52.0515.5～16.51.9516.5～18.51.918.5～20.51.520.5～21.51.421.5～25.01.3將反饋PID控制輸出的槳距角與槳距角補(bǔ)償值相加，得到槳距角設(shè)定值，如圖2.18所示。圖2.18反饋加前饋后的槳距角設(shè)定值

3上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1畫(huà)面設(shè)計(jì)上位監(jiān)控系統(tǒng)主界面如圖3.1所示，在主界面中可以監(jiān)控到風(fēng)速，風(fēng)向角，偏航角，有功功率和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，不同的變量用不同顏色的線(xiàn)繪入曲線(xiàn)圖，例如：有功功率是黑色的線(xiàn)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速是紅色的線(xiàn)、偏航角是粉色的線(xiàn)、槳距角是藍(lán)色的線(xiàn)。并將相應(yīng)的變量連接連入，風(fēng)速可以在柱狀圖中直觀地看到，選取風(fēng)速1和風(fēng)速2的平均值，使數(shù)據(jù)相對(duì)準(zhǔn)確，右邊的曲線(xiàn)圖可以直觀、便捷地觀察到功率、轉(zhuǎn)速、偏航角、槳距角的變化。圖3.1主界面3.2通訊連接通訊模塊,在主程序開(kāi)始時(shí)，把十進(jìn)制數(shù)16賦予QB3,如圖3.2所示。圖3.2通訊模塊首先，需要進(jìn)行PG/PC端口的設(shè)置，打開(kāi)控制面板，找到PG/PC接口設(shè)置，添加程序訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)CP-TCPIP，之后選擇應(yīng)用程序訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)為CP-TCPIP方式，為接口分配參數(shù)選擇帶有TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)卡，單擊“確定”按鈕，如圖3.3所示。圖3.3設(shè)置PG/PC接口然后為PC機(jī)與PLC控制器設(shè)置相同網(wǎng)段的IP地址，如圖3.4、3.5所示。圖3.4設(shè)置PC機(jī)IP地址圖3.5設(shè)置PLC控制器IP地址調(diào)節(jié)PM125的地址，令PM125的地址與風(fēng)力發(fā)電仿真設(shè)備地址一致，均為7。如圖3.6、3.7所示。 圖3.6PM125地址圖3.7風(fēng)力發(fā)電仿真設(shè)備地址然后測(cè)試輸入輸出點(diǎn)是否連接正確，檢測(cè)元件有無(wú)故障。最后，下載程序到PLC控制器，檢測(cè)PLC是否可以與PC機(jī)進(jìn)行在線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)，如圖3.8所示。圖3.8PLC在線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)3.3變量連接風(fēng)速、風(fēng)向角、偏航角、有功功率、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變量連接如圖3.9、3.10、3.11、3.12、3.13、3.14所示。圖3.9風(fēng)速變量連接1圖3.10風(fēng)速變量連接2圖3.11風(fēng)向角變量連接圖3.12偏航角變量連接圖3.13有功功率變量連接圖3.14發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變量連接4控制系統(tǒng)調(diào)試4.1仿真設(shè)備介紹風(fēng)力發(fā)電機(jī)仿真設(shè)備E-WindTurbine，其仿真軟件能夠有效模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行環(huán)境及過(guò)程，并可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各種的運(yùn)行數(shù)據(jù)，還可以用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)學(xué)習(xí)和開(kāi)發(fā)，包括其運(yùn)行原理和結(jié)構(gòu)、控制策略、控制系統(tǒng)編程和調(diào)試以及運(yùn)行和維護(hù)等；控制系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和開(kāi)發(fā)，包括控制系統(tǒng)的硬件選型、通訊、PLC編程調(diào)試以及HMI組態(tài)等。仿真軟件界面如圖4.1所示。圖4.1仿真軟件界面4.2設(shè)計(jì)風(fēng)況模型在調(diào)試過(guò)程中，我們需要設(shè)計(jì)風(fēng)況模型，來(lái)模擬風(fēng)力，觀察曲線(xiàn)并進(jìn)行調(diào)節(jié)。風(fēng)況模型如表4.1所示。表4.1風(fēng)況模型風(fēng)速波動(dòng)風(fēng)向角度持續(xù)時(shí)間12.00.00°300s14.00.10°300s12.00.00°300s10.00.10°300s4.3調(diào)試曲線(xiàn)調(diào)節(jié)PID參數(shù)，KP=3.0,KI=2.3,KD=3.0,令曲線(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定。如圖4.2，發(fā)電機(jī)組在啟動(dòng)時(shí)，風(fēng)速為12m/s，有功功率快速提高，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也極具提高，槳距角初始為90度，之后急速下降，之后在風(fēng)速提高14m/s后，功率迅速提高，槳距角角度也有所上升，之后在前饋和反饋控制下，有功功率迅速回歸正常，下圖為風(fēng)速=14.0m/s時(shí)的曲線(xiàn)峰值。圖4.2風(fēng)速=14.0m/s時(shí)的曲線(xiàn)如圖4.3所示，由于風(fēng)速?gòu)?4m/s下降到12m/s，有功功率急速下降，但是很快恢復(fù)到穩(wěn)定值，下圖為風(fēng)速=12.0m/s開(kāi)始時(shí)的曲線(xiàn)。圖4.3風(fēng)速=12.0m/s時(shí)的曲線(xiàn)如圖4.4，風(fēng)速由12m/s下降到10m/s，有功功率快速下降，之后趨于穩(wěn)定值，圖44為風(fēng)速=10.0m/s開(kāi)始時(shí)的曲線(xiàn)。圖4.4風(fēng)速=10.0m/s時(shí)的曲線(xiàn)4.4調(diào)試曲線(xiàn)分析本系統(tǒng)試用風(fēng)力發(fā)電機(jī)額定功率為300kW，額定風(fēng)速為12m/s，啟動(dòng)風(fēng)速為4m/s，發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為1500r/min，在額定風(fēng)速的控制下，功率可以控制在300±20kW的范圍內(nèi)。發(fā)電機(jī)組在啟動(dòng)時(shí)槳距角經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)，從90度快速下降，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速也快速提升到1500r/min，之后由于風(fēng)速提高到14m/s，有功功率也迅速上升，槳距角角度也有所上升，但是在前饋調(diào)節(jié)和反饋調(diào)節(jié)的復(fù)合控制下，有功功率很快恢復(fù)正常，之后由于風(fēng)速降低到12m/s，有功功率也會(huì)有所降低，但是也會(huì)很快恢復(fù)到正常300kW左右，之后風(fēng)速下降到10m/s，有功功率也趨于穩(wěn)定。在額定風(fēng)俗的控制下，有功功率基本可以控制在300±20kW的范圍內(nèi)。

結(jié)論本次畢業(yè)設(shè)計(jì)以S7-1200PLC為控制器，設(shè)計(jì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳距復(fù)合控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的自動(dòng)變槳啟動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)后變槳距復(fù)合控制，以輸出穩(wěn)定的有功功率。對(duì)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，我得到了以下幾點(diǎn)結(jié)論：通過(guò)查詢(xún)相關(guān)資料，我了解到變槳距風(fēng)