风力发电机组变桨矩控制系统的研究.docx

风力发电机组变桨矩控制系统的研究摘要由于石油资源的日益枯竭和人类对全球环境恶化的倍加关注，风能作为可再生绿色能源以其突出的优点成为全世界普遍重视的能源。风能开发的重要性已无可争辩，风力发电技术也随之得到迅猛发展。风力发电技术是涉及空气动力学、机械、电机学和自动控制理论等综合性的学科。而进行大规模风能开发首先必须解决一系列关键技术问题，其中，风力发电机的变桨矩控制是一个极具挑战性的控制问题，对其进行深入研究具有十分重要的现实意义。通过阅读大量国内外文献资料，研究风力发电机工作原理，论文首先对变桨矩驱动装置的选择进行比较，最终确定本变桨矩控制系统采用独立电动变桨的方式。分析了风力电机的空气动力学特性，在此基础上设计了风力发电机组在不同风速段下的控制策略。由于PID控制稳定性好、控制算法简单、响应速度快且能实现无差调节，论文采用PID控制算法。由于PLC在工业控制上有许多优势，且价格合理，综合各方面因素，本文选择S7-200作为控制器。随后，设计了基于PID控制的变桨矩控制器的控制框图和硬件电路图。基于V4.0STEP7MicroWINSP6软件设计了变桨矩控制器相应的软件。关键词：风力发电机组；电动变桨矩控制；变速恒频；PLCThewindturbinepitchcontrolsystemAbstractWiththeincreasingdepletionofoilresourcesandtheconcerninghumanpayattentiontoglobalenvironmentaldegradation.Windpowerasrenewablegreenenergyforitsoutstandingadvantagesbecomestheworld'sorientedenergy.Theimportanceofwindenergydevelopmentisindisputablesothatthewindpowertechnologywillberapiddevelopment.Windpowertechnologyinvolvesthedisciplinesofaerodynamics,mechanical,electricalandautomaticcontroltheory.Itisimportanttoresolveanumberofkeytechniquesforlarge-scaledevelopmentofwindenergy.Windturbinepitchcontrolisachallengingproblemandin-depthstudyhasimportantpracticalsignificance.Readingalargenumberofdomesticandforeignliteraturestostudyworkingprincipleandtocomparethepitchdrives,andultimatelydeterminethepitchcontrolsystemwhichisindependentelectricpitchinthispaper.Designthecontrolstrategyofwindturbinesondifferentwindspeedswhichbasedontheanalysisofthewindmotoraerodynamics,.ThecontrolstabilityofPIDisgoodandthecontrolalgorithmissimple,fastresponseandcanachievewithoutdifferentadjustment,sothispaperusesthePIDcontrolalgorithm.PLChasmanyadvantagesinindustrialcontrolandreasonableprice.Concerningaboutallroundfactors,wehavechosentheS7-200asacontrollerinthispaper.Subsequently,controlhardwareblocksdiagram