风力供电系统装置分析毕业设计.doc

南通纺织职业技术学院毕业设计（论文） 风力供电系统实训装置分析 姜伟 班 级 10电气一 专 业 电气自动化 教 学 系 机电系 学校导师 李金喜 完成时间 2012 年10月08日至 年 月 日  摘要 能源是整个世界发展和经济增长最基本的驱动力，是人类赖以生存的基础。伴随着人类社会对能源需求的增加，能源安全逐渐与政治、经济安全紧密联系在一起。在各类新能源中，风能作为一种清洁的可再生能源越来越受到人们的重视，风力发电也逐渐成为了时摘要 I 目录 1 1 绪论 5 1.1课题的目的和意义 5 1.1.1风力发电的优点 5 1.1.2课题的目的和意义 6 1.2风力发电概述 6 1.2.1国外风力发展 6 1.2.2 国内风力发电的基本情况 7 1.2.3 风力发电的特点 7 1.3 本文的主要研究内容 8 2风力供电装置分析 9 2.1风力发电系统的组成 9 2.1.1小型风力发电机的分类 9 2.1.2整流器 11 2.1.3逆变器 11 2.1.4蓄电池 12 2.2风力供电装置的组成 14 2.2.1风力供电装置基本组成介绍 14 2.2.2风力供电装置部分设备（器件）主要参数 17 3 风力供电系统分析 18 3.1风力供电系统的组成 18 3.1.1风电电源控制单元 18 3.1.2风电输出显示单元 19 3.1.3 风力供电控制单元 20 4 风力发电PLC控制系统分析 24 4.1西门子S7-200CPU224 24 4.1.1S7-200 CPU224PLC输入输出端口 24 4.2 风力PLC程序 25 5收获和体会 30 致 谢 33 参 考 文 献 34 1 绪论 风能是一种清洁的、储量极为丰富的可再生能源，它和存在于自然界的矿物质燃料能源，如煤、石油、天然气等不同，它不会随着其本身的转化和利用而减少，因此可以说是一种取之不尽、用之不竭的能源。而矿物质燃料储量有限，正在日趋减少，况且其带来的严重的污染问题和温室效应正越来越困扰着人们。因此风力发电正越来越引起人们的关注。 图2.1风力发电机系统 2.1.1小型风力发电机的分类 1.按照风力发电机的风轮轴位置分类 　　按照风力发电机风轮轴的位置分，可分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。 水平轴风力发电机 1）水平轴风力发电机：水平轴风力发电机的风轮围绕一个水平轴旋转，风轮轴与风向平行，风轮上的叶片式径向安装的，与旋转轴垂直，并与风轮的旋转平面成一角度（称为安装角）。风轮叶片数目为1~4片（大多为2片和3片），他在高速运行时有较高的风能利用率，但启动时需要较高的风速。 　　（2）垂直轴风力发电机：垂直轴风力发电机的风轮围绕一个垂直轴旋转 垂直轴风力发电机 风轮轴与风向垂直。其优点是可以接受来自任何方向的风，因而当风向改变时，无需对风。 2.按照风力发电机的功率分 按风力发电机的功率可分为大、中、小型风力发电机。功率在10千瓦以下的称为小型风力发电机，功率在10千瓦至100千瓦的称为中型风力发电机，功率在100千瓦以上的称为大型风力发电机。 1）直流发电机机 ①电励磁式直流发电机。主要有他励、自励和复励几种形式，小型直流发电系统大都用于1KW以下的微、小型风力发电装置，与蓄电池储能配合使用。这种直流发电系统在风速变化时，一般通过调节励磁来保持输出电压的恒定。 ②永磁式直流发电机。这种发电机主要是励磁不可调节，结构较电励磁式直流发电机简单。系统采用输出电压随风速变化的系统，在发电机和负载间设置储能设备(如蓄电池)和整流、逆变设备来变换，以满足用户对输出电压的要求。 （2）交流发电机 交流发电机主要有两种，一种是同步发电机，一种是异步发电机。前者运行于电机极数和频率所决定的同步转速，后者则以稍高于同步速成的转速运行。主要有感应发电机发电模式、硅整流自励交流发电机发电模式、无刷爪极自励发电机发电模式、永磁发电机发电模式。 2.1.2整流器 整流电路按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。 按电路结构可分为桥式电路和零式电路。 按交流输入相数分为单相电路和多相电路。 整流器的主要功能是对风力发电机输出的三相交流电进行整流，整流后的直流电经过控制器再对蓄电池进行充电。根据风力发电系统的容量不同，整流器分为可控与不可控两种，可控整流器主要应用在功率较大的系统中，可以减小电感过大带来的体积大、损耗大等缺点；不可控整流器主要应用于小功率系统中。 目前在我国小型型风力发电系统中大量使用的是桥式不可控整流方式，如图 2-4所示