毕业设计开题报告--大型风力发电机组偏航控制系统.doc

电信学院毕业设计开题报告 姓 名 专业 电气工程自动化 班级 电气六班 学 号 指导教师 题目类型 工程设计 题 目 大型风力发电机组偏航控制系统设计 一、选题背景及依据（简述题目的技术背景和设计依据，说明选题目的、意义，列出主要参考文献） 人类社会发展的历史与能源的开发和利用水平密切相关，每一次新型能源的开发都使人类经济的发展产生一次飞跃。在我们进入21世纪的今天，世界能源结构也正在孕育着重大的转变，即由矿物能源系统向以可再生能源为基础的可持续能源系统转变。所谓可再生能源就是取之不尽、用之不竭、与人类共存的能源。它包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能等。在这众多的可再生能源中，目前发展最快、商业化最广泛、经济上最适用的，当数风力发电。 风能是一种干净的可再生能源。太阳辐射对地球表面的不均匀性加热是风的主要成因。空气从高气压区向低气压区流动就产生了风。地球自转、公转的影响和地形、地貌的差异，加剧了空气流量和流向的变化，造成风速和风向的变化。地球上大约有2%的太阳能被转化成风能。风力发电作为一种新的、安全可靠的洁净能源，其优越性为越来越多的人所认识。 风力发电具有较好的经济效益和社会效益，风力发电技术的发展受到世界各国政府的高度重视。自从20世纪80年代现代并网风力发电机组问世以来，随着桨叶空气动力学、计算机技术、控制技术、发电机技术和新材料的发展，风力发电技术的发展极为迅速，单机容量从最初的数十千瓦级发展到最近进入风电场的兆瓦级机组；功率控制方式从定桨距失速控制向全桨叶变距和变速控制发展;运行可靠性从20世纪80年代初的50%提高到98%以上;并且在风电场运行的风力发电机组全部可以实现集中控制和远程控制;风电场发展空间更加广阔，已从内陆移到海上。 风电的迅猛发展已经形成了规模巨大的产业，因此它还可带动一批相关产业和产品的发展，对促进国民经济的发展具有重要的意义。 但是，由于风能具有能量密度低、随机性和不稳定性的特点，风力发电机组是复杂多变量非线性不稳定系统，因此，控制技术是机组安全运行的关键。而偏航控制系统是水平轴式风力发电机组必不可少的组成系统之一对风电机组利用风能起到非常巨大的作用。 参考文献 [1] 李本立．风力机结构动力学．北京：北京航空航天大学出版社，2005． [2] 陈云程．风力机设计与应用．北京：机械工业出版社，2005． [3] 叶杭治．风力发电机组的控制技术．北京：机械工业出版社，2002． [4] 宫靖远．风电场工程技术手册．北京：机械工业出版社，2004． [5] 胡寿松．自动控制原理．北京：科学出版社，2000． [6] 陈立定．电气控制与可编程控制器．广州：华南理工大学出版社，2001． [7] 陈实．MW级风力发电系统单机电气控制技术研究—无功补偿和偏航控制系统．南京：航空航天大学出版社． [8] 电气工程师手册编辑委员会．电气工程师手册（第3版）．机械工业出版社． [9] 沙占友．集成化智能传感器原理与应用．北京：电子工业出版社，2004． [10] Bati A E Leabi S K．NN Self-tuning Pitch Angle Controller of Wind Power Generation Unit[J]．Power Systems Conference and Exposition，2006，29：2019—2029． [11] Se Yu， Sakamoto R，Urasaki N．Output Power Leveling of W ind Farm Using Pitch Angle Control with Fuzzy Neural Network[A]．in：Power Engineering Society General Meeting[C]．2006，18—22． 二、主要设计内容、设计思想、解决的关键问题、拟采用的技术方案及工作流程 1. 主要设计内容 能满足测量要求的系统实现方案 风向测量装置 风速测量装置 偏航驱动装置 解缆、扭揽、失速保护装置 报警装置 触摸屏完成系统上位控制 系统元器件参数计算及选型择 硬件连接及软件调试 2. 设计思路 控制系统利用ABB-PM556PLC通过对运行过程中输入信号的采集、传输、分析，来控制风力发电机组的转速，以求达到功率最优的目的；如果发生故障或其他异常情况能自动地检测并分析确定原因，自动调整排除故障或进入保护状态。系统包括控制和监测两部分。控制部分设置了手动和自动两种模式。监测部分将各种传感器采集到的数据送到控制器，经过处理作为控制参数。 控制系统将风向通过风向传感器转换成0-24V电压信号，同时将风速信号通过风速传感器转换成4-20mA电流，送入PL