基于plc风力机变桨距控制系统研究

《基于plc风力机变桨距控制系统研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、学兔兔www.xuetutu.com第5期(总第168期)机械工程与自动化No．52011年10月MECHANICALENGINEERING＆AUTOMA耵ONOct．文章编号：1672—6413(2011)10—0147—03基于PLC的风力机变桨距控制系统研究张尚云，齐向东(太原科技大学电子信息工程学院，山西太原030024)摘要：设计了一种以西门子s7—300系列PLC为中心控制器的液压变桨距控制系统，而且为了实现功率的平稳调节引入了转子电流控制器。通过软、硬件的设计，较理想地实现了风力机的液压变桨距控制。关键词：风力发

2、电；西门子S-／一300PLC；液压变桨距；转子电流控制器中图分类号：TP273：TK83文献标识码：AO引言新型变桨距控制系统框图见图2。其工作过程随着世界经济的深人发展，各国对能源的需求日为：在发电机并人电网之前，风力发电机的转速是根益加大，煤、石油等常规能源已经面临枯竭。目前风据速度给定信号与发电机的转速反馈信号由速度控制能成为最具有大规模开发前景的可再生资源，可有效器A来控制；发电机并入电网之后，速度控制器A地解决环境污染，缓解全球气候变化和能源短缺问不再起作用，改由功率控制器和速度控制器B共同题⋯。起作用。其中功率控

3、制器的作用是根据反馈回来的风目前投入运行的风力发电机组主要有两类功率调力发电机的转速给出与其相对应的风力机功率变化曲节方式：一类是定桨距失速控制；另一类是变桨距控线，再由转子电流控制器调节发电机转差率，调节发制。相对于定桨距失速控制的风力发电机组，变桨距电机转速，并确定其中速度控制器B的速度给定值。风力发电机启动与制动性能好，具有较高的风能利用桨距角即节距给定的参考值由中心控制器根据风力机率，并且在额定功率以上变桨距可以调节桨距角的大组运行状态给出。小从而改变叶片气动特性，提高风力机在高风速时的输出功率。由于风力机变桨距系统的

4、响应速度受系统反应速风电网度的影响，使其不能跟随快速变化的风速，所以如果功率传感器只通过变桨距控制器改变节距来控制风力机的输出功率，其控制效果并不理想。因此，为了更好地优化输出功率曲线，使功率曲线达到理想状态，本设计在液压变桨距控制的基础上引入了转子电流控制器。1变桨距风力发电机组的运行过程图1变桨距风力发电简图变桨距系统的功能是采用风力机动力系统和其控1．1启动过程制技术，使安装在轮毂上的叶片可以跟随变桨缸的左当变桨距风力机组在无风状态时(本系统设定右移动而沿着纵轴的方向旋转，改变桨叶的桨距角，风速低于3．5m／s时)，风力

5、机组不工作，叶片处于达到改变风力机组所获得的空气动力转矩的目的，从而顺桨，桨距角位于90。位置，这样气流对桨叶不会产控制风轮所吸收的能量，改善整个风力机的能量吸收状生作用；当持续风速高于3．5m／s，达到风力机的启况，有效地解决风力机因风速过大受力加大影响风力机动风速时，风力机将由停机状态变为运行状态，中心使用寿命的问题J。图1为变桨距风力发电简图。控制器发出指令调节叶片使风力机桨距角由90。．陕速图1中，W为风力机叶片转速，P为反馈风力机功地转到待机角度9。(系统设定)，风速继续增加，当率，p为风力机机械功率额定值，口为桨距

6、角。增加并达到发电机并人电网条件时，要求风力发电机收稿日期：2011—03—31；修回日期：2011—04—25作者简介：张尚云(1985一)，男，山东烟台人，在读硕士研究生，研究方向：电力电子与电力传动。学兔兔www.xuetutu.com·148·机械工程与自动化2011年第5期进入发电工作状态，中心控制器发出指令继续调节桨机具有最佳风能吸收系数，满足并网运行条件，从而叶使桨距角由待机角度9。继续减小到3。，此时风力并网运行。控制电压A发电机B电网—_-1控制器Br熹给度发电机转速最大功率给定功率电流给定控制器图2新型变桨

7、距控制系统框图1．2功率低于额定功率来；当风速降低(低于额定风速)时，再将高于额当风力机并网稳定运行以后，如果风速继续降定风速时所储存的动能释放出来，从而调节功率曲线低，且持续低于额定风速，即长时间处于低风速阶以达到更加理想的状态。段，此时变桨距控制器并不动作，桨距角不改变，风2变桨控制系统设计力机桨距角始终保持在3。，此时风力机输出功率不2．1系统硬件设计受系统控制，而是根据叶片的气动性能随风速的变化本液压变桨系统以750kW风力发电机组作为实而不断变化，风力机始终保持运行在风机最大风能利验对象，目前市场上应用的变桨距控制有

8、电动变桨距用系数C处。和电液伺服变桨距(液压变桨距)两种。相比较电1．3功率高于额定功率动变桨距，液压变桨距执行机构由于具有动态响应速由于风速不断变化，如果风速转而持续升高到高度快、单位体积小、转矩大、便于集中布置、技术成于额定风速，达到风力机额定功率运行条件时，风力熟等优点