無刷同步風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)研究.pdf

1、目前,世界各國都在競相發(fā)展風電產(chǎn)業(yè),在風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最佳時機,研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的風力發(fā)電系統(tǒng)對提高市場競爭力和發(fā)展國民經(jīng)濟都有著深遠的影響。從國內(nèi)外風力發(fā)電機運行經(jīng)驗來看,風力發(fā)電機組的故障主要是由于控制系統(tǒng)的可靠性不高所引發(fā)的,有的甚至引發(fā)較大的事故,因此,對風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)的設計與研究至關重要。針對現(xiàn)有風力發(fā)電控制裝置的不足,本文提出了一種新型的風力發(fā)電控制裝置——無刷同步風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)。
　　 首先,本文對風

2、力發(fā)電的基本理論、無刷同步風力發(fā)電系統(tǒng)組成及其數(shù)學模型進行了介紹。根據(jù)風力發(fā)電的控制要求,對無刷同步風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)進行了總體設計,整個控制系統(tǒng)由三個部分組成,分別是機艙柜、機塔柜和輪轂柜。
　　 其次,對控制系統(tǒng)的各個組成部分進行功能分析和結構設計,并詳細列出了系統(tǒng)控制參數(shù)。本文提出了以PLC處理器作為主控制器的控制方案,運用西門子S7-300的可編程邏輯控制器對無刷同步風電機組控制系統(tǒng)進行硬件組態(tài),包括CPU模塊、模擬量

3、模塊、數(shù)字量模塊和通訊模塊的選擇。控制系統(tǒng)采用西門子STEP7軟件為開發(fā)工具,設計了主程序流程圖、變槳控制流程圖、偏航與解纜系控制的流程圖和相應的聯(lián)鎖保護機制。同時,介紹了觸摸屏設計,對各個控制界面進行詳細的闡述。
　　 同時本文提出了將軟冗余技術應用到無刷同步風力發(fā)電機組的主控單元中,即采用雙CPU模塊實現(xiàn)軟冗余控制,兩個CPU模塊都有相對獨立的決策和執(zhí)行能力,之間通過以太網(wǎng)模塊進行數(shù)據(jù)信息的傳遞,實現(xiàn)系統(tǒng)的高效率運行,具有一

4、定的創(chuàng)新性和實用性。軟冗余技術的應用更大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性。
　　 最后,對無刷同步風力發(fā)電控制系統(tǒng)的可靠性進行分析,闡述了控制系統(tǒng)的可靠性要求及控制功能。為了驗證無刷同步風力發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)越性,建立了風力發(fā)電實驗室,對無刷同步風力發(fā)電機組進行了從理論到實踐,從數(shù)學模型研究到風電試驗平臺建設深入系統(tǒng)的研究。該課題也是山東長星風電科技有限公司“同步無刷風電機組控制系統(tǒng)研制和產(chǎn)業(yè)化”的重要組成部分。目前,該風力發(fā)電機組已經(jīng)在內(nèi)蒙