大型风电机组变桨控制系统毕业设计.doc

 摘 要 风能作为可再生能源中发展最快的清洁能源，其具有清洁，无污染，安全，储量丰富的特点，受到世界各国的普遍重视，是最具有大规模开发和商业发展前景的可再生能源。当前，中国风电市场蓬勃发展，由此带动中国风机制造产业呈现欣欣向荣的发展势态。 变桨系统是风力发电机组系统中的最要组成部分，在实际风力发电中，当风速过大的时候，变桨系统运行，桨叶角度变化，可以对风力发电机起到保护作用，防止风力发电机轮毂转速过高损坏设备造成经济损失。桨叶角度在一定范围（0-90度）内变化，以便调节输出功率不超过设计容量。 依据直驱风力发电机变桨系统的结构组成以及功能，进行了对风力机变桨实验系统的设计，选取S7-3000PLC进行控制风机进行变桨、偏航等功能，作为一种教学平台，它对同学进一步学习对风力机偏航系统的控制有很大的帮助。 关键词： 变桨系统 实验装置 PLC控制 目 录 前 言 1 第一章 绪论 2 1.1 我国能源的现状和发展风电优势 2 1.2 发展状况 5 第二章 大型风力发电机组系统组成及功能 9 2.1 大型风力发电机的结构 9 2.2 大型风力发电机的工作过程及原理 10 2.3 大型风力发电机的自动控制原理 11 2.4 风力发电机组控制单元（WPCU） 11 2.5 远程监控系统（WPCM） 13 2.6 WPCS风电控制系统功能 13 2.6.1 数据采集（DAS）功能 13 2.6.2 机组启停、发电控制 14 2.7 风电控制系统辅助设备逻辑 14 第三章 风力机偏航试验系统的设计 17 3.1 机舱 17 3.1.1 电动机的用途及其选型和安装 17 3.1.2 刹车机构的设计及其安装 17 3.1.3 偏航机构 18 3.1.4 主轴以及主轴轴承的选型及其安装 19 3.1.5 轮毂 20 3.1.6 变桨机构 20 3.2 PLC控制系统的选型 21 3.2.1 系统组成 22 3.2.2 变桨机构控制流程 23 第四章 设计结论 24 参考文献 25 致 谢 26  第一章 绪论 1.1 我国能源的现状和发展风电优势 过去100多年里，发达国家先后完成了工业化，消耗了地球上大量的自然资源，特别是能源资源。当前，一些发展中国家正在步入工业化阶段，能源消费增加是经济社会发展的客观必然。 中国是当今世界上最大的发展中国家，发展经济，摆脱贫困，是中国政府和中国人民在相当长一段时期内的主要任务。20世纪70年代末以来，中国作为世界上发展最快的发展中国家，经济社会发展取得了举世瞩目的辉煌成就，成功地开辟了中国特色社会主义道路，为世界的发展和繁荣作出了重大贡献。 中国是目前世界上第一位能源生产国和消费国。能源供应持续增长，为经济社会发展提供了重要的支撑。能源消费的快速增长，为世界能源市场创造了广阔的发展空间。中国已经成为世界能源市场不可或缺的重要组成部分，对维护全球能源安全，正在发挥着越来越重要的积极作用。 中国政府正在以科学发展观为指导，加快发展现代能源产业，坚持节约资源和保护环境的基本国策，把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置，努力增强可持续发展能力，建设创新型国家，继续为世界经济发展和繁荣作出更大贡献。 能源资源是能源发展的基础。新中国成立以来，不断加大能源资源勘查力度，组织开展了多次资源评价。中国能源资源有以下特点： 能源资源总量比较丰富。中国拥有较为丰富的化石能源资源。其中，煤炭占主导地位。2006年，煤炭保有资源量10345亿吨，剩余探明可采储量约占世界的13%，列世界第三位。已探明的石油、天然气资源储量相对不足，油页岩、煤层气等非常规化石能源储量潜力较大。中国拥有较为丰富的可再生能源资源。水力资源理论蕴藏量折合年发电量为6.19万亿千瓦时，经济可开发年发电量约1.76万亿千瓦时，相当于世界水力资源量的12%，列世界首位。[2] 人均能源资源拥有量较低。中国人口众多，人均能源资源拥有量在世界上处于较低水平。煤炭和水力资源人均拥有量相当于世界平均水平的50%，石油、天然气人均资源量仅为世界平均水平的1/15左右。耕地资源不足世界人均水平的30%，制约了生物质能源的开发。 能源资源赋存分布不均衡。中国能源资源分布广泛但不均衡。煤炭资源主要赋存在华北、西北地区，水力资源主要分布在西南地区，石油、天然气资源主要赋存在东、中、西部地区和海域。中国主要的能源消费地区集中在东南沿海经济发达地区，资源赋存与能源消费地域存在明显差别。大规模、长距离的北煤南运、北油南运、西气东输、西电东送，是中国能源流向的显著特征和能源运输的基本格局。 能源资源开发难度较大。与世界相比，