发布时间 : 星期一 文章基于PLC的风力发电机的变速控制更新完毕开始阅读f7dbedda7375a417876f8fe1
滨州学院本科毕业设计（论文）
第一章 绪论
1.1国内风力发电技术发展概况
我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源也比较丰富。根据最新风能资源评价，我国陆地可利用风能资源3亿千瓦，加上近岸海域可利用的风能资源，共计约10亿千瓦。其主要分布在两大风带：一是“三北地区”（东北、华北北部和西北地区）；二是东部沿海陆地、岛屿及近岸海域。另外，内陆地区还有一些局部风能资源丰富区。
我国的风力发电的发展迅速，建设规模不断扩大。1986年，在山东荣城建成了我国第一座并网运行的风电场，到1990年已建成3座并网型风电场，总装机容量为3.215MW，其最大单机容量为200kW。到1995年，全国共建成了5座并网型风电场，装机总容量为36.1MW，最大单机容量为500kW。1996年后，风力发电进入了扩大建设规模的阶段，最大单机容量为1500kW。据中国风能协会最新统计，2007年中国除台湾省外新增风电机组3,133 台。2007年中国除台湾省外累计风电机组6,358台，装机容量5,890MW。目前，在我的家乡烟台栖霞也建立了风力场，据水母网报道：栖霞市与大唐集团签订方山风电项目合作开发协议，这一项目的开发，将使栖霞市风力发电总装机容量达到9.56MW。届时，栖霞市将成为山东省内陆风力发电装机容量最大的一个县市。
当然我国的风力发电存在一定的问题。我国现有的风资源分布图很粗，无法满足现在风电场选址的要求，迫切需要进一步细化。国内已经建成的微不足道的风电容量几乎全部为进口的成套设备，导致风电场投资高、电价高，与火电、水电比，缺乏市场竞争能力。因此，研究我国风电发展迟缓的原因，提出相应的激励政策已成当务之急，从国外经验看，政府支持、政策激励是发展风电的关键。 1.2 风力发电机变速的优点
当风速在一定范围内发生变化时，允许风力发电机做变速运行，以便能达到更好利用风能的目的。这是由于风力机的输出功率系数CP 在某一确定的尖速比TSR下达到最大值，如图1-1所示。由于风力机的转速可变，通过适当的控制，使风力
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机的尖速比处于或比较接近于最佳值，以便最大限度的利用风能[5]。
图1-1 风力机的典型CP与尖速比TSR
随着风电技术的发展，恒速运行的机组由于只能在运行的某一点上保持较高的能量捕获效率，造成机组运行效率低，取而代之的变速机组可以保持最佳叶尖速比运行，大大提高机组的能量捕获效率，目前成为发展的主流。 1.3 变桨距控制与变速控制关系
随着科技的进步与风力发电技术的不断发展，变速恒频风力发电技术不断成熟，成为了风力发电的发展趋势。变桨系统是变速风力发电机组的重要组成部分，对风力发电机组的整体性能有着重要的意义。如今，风力机变桨距控制已成为风力发电领域研究的重点之一。变距型风力机的桨距角可以随风速变化而逐渐变化，风机转速作为输入信号设计调节器,从而输出桨距角命令[4]。 1.4 变速风力发电机组的控制组成
变速风力发电机组的控制主要分成两个部分；在额定风速以下时，调节发电机转速使之跟着风速变化，以获得最佳叶尖速比；在高于额定风速时，主要通过变桨距系统改变桨叶浆距来限制风力发电机获得能量，是风力发电机组保持在额定值发电[3]。
变速风力发电机组通常需要两部分控制器：[8]
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1.一个通过电力电子装置控制发电机的转速； 2.另一个通过伺服系统控制桨叶桨距角。 1.5 PLC介绍
本论文PLC选择欧姆龙公司（OMRON）的产品，根据需要，输入输出的点数分别选择12个和8个就符合要求。CPM1A是日本欧姆龙公司产品中的一种小型整体式PLC。
CPM1A的特点：[1]
（1）CPM1A可连接可编程终端，选用通讯适配器以相应的上位Link或高速NT Link与PT之间进行高速通讯。
（2）CPM1A有10点至30点多种CPU单元。CPU单元与扩展I/O并用，可实现10点到100点的输入输出要求，并且有DC和AC两种电源型号可选择。
（3）CPM1A汇集了各种先进的功能，如中断功能、高速计数功能、高速响应功能，还备有2个模拟量设定。
（4）CPM1A具有充足的程序容量，具有1023字的数据存储器和2038字的用户程序存储器。
（5）CPM1A编程环境与SYSMAC A及CQM1等机种相同，系统的维护和扩展比较简单。
（6）CPM1A在编程环境等方面上不仅实现了具有10点～100点输入输出点数的弹性构成，而且还可连接可编程控制终端，运用十分的灵活。它作为小型控制器，在生产现场中能够满足不同的需求。
表1-2 CPM1A继电器地址的分配及继电器功能作用介绍
名称 点数 160点(10输入继电器 字) 000~009CH 00000~00915 子的继电器(当输入输出通道 继电器 功能 能分配给外部输入输出端 3
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通道不使用的继电器号能160点(10输出继电器 字) 用) 512点(32内部辅助继电器 字) 383点(23特殊辅助继电器 字) 用于在回路分叉点临时记暂存继电器 8点 TR0~7 忆的继电器, 1:1连接中作为输入输出256点(16链接继电器（LR） 字) 内部辅助继电器使用) 定时器/计数器128点 （TIM/CNT） 可读写 1002字 DM0000~0999 DM1022~1023 TIM/CNT000~127 号 以字为单位(16位使用,电源断时数据保持. 定时器和计数器共用相同LR00~15CH LR0000~1515 使用的继电器(也可作为232~255CH 23200~25507 具有特定功能的继电器 200~231CH 20000~23115 器 程序中能自由使用的继电010~019CH 01000~01915 作为内部辅助继电器使异常历史存放数据22字 DM1000~1023 DM1000~1021不作为存放异常历史使用时, 可作为区 内存只读 （DM） 356字 DM6133~6599 一般的DM自由使用。 DM6133~6599、PC系统56字 设置区 DM6600~6655 DM6600~6655不能在程序中写入(可从外围设备设定) 4