基于西门子S7-300 PLC的风电机组专用变桨距控制系统设计.pdf

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1、PLC与DOS自动化技术与应用》2011年第30卷第7期PLCandDCS基于西门子S7—300PLC的风电机组专用变桨距控制系统设计李爱英，张鹏(连云港杰瑞电子有限公司，江苏连云港222006)摘要：本文介绍r·种皋于西门于s7300PIC的风电机组々用变桨距控制系统。详细介绍了系统的硬件设和软件模块架构，存上位机调试环境上进行了控制精度和低电压穿越功能测试，并整机试验平台上完成了联机凋试。实验结果表明，该控制系统性能稳定，功能可靠，控制精度高，满足风电机在不风速F始终保持最佳转换效率、输出功率维持最大或恒定的要求。关键词：PLC；风电机组；变浆距控制；

2、控制系统中图分类号：TM571．61史献标识码：B文章编号：10037241(2011)07004504TheDesignofVariablePitchControlSystemSpecialforWindTurbineBasedonSiemenseS7．300PLCLIAi-ying，ZHANGPeng(JARILianyungangElectronicsCO．，LTD．，Lianyungang222006China)Abstract：Thispaperintroducesavariablepitchcontrolsystemspecialforwind

3、turbinebasedonSiemensS7—300PLC．Thehardwaredesignandthesoftwareflamearedescribedindetails．ThecontrolprecisionandthefunctionofLVRT(LowVoltageRideThrough)aretestedandthenatesttothe,wholewindsystemintheexperimentalenvironment．Theexperimentalresultsshowthatthecontrolsystemrunssteadilyw

4、ithhighprecisioncontrolanditcanmeetthehighperformanceofthewindturbinetomaintainaoptimumconversionandoutputamaximumorasteadypowerwhenthewindspeedchanges．Keywords：PLC；windturbine，variablepitchcontrol；controlsystem1引言着风电机组功率等级的增加，采用变桨距技术已是大随着能源的持续紧张，风能作为一种清洁能源，是势所趋l3l。具有最大规模开发利用前景的可再

5、生能源。风电机组在变桨距控制系统中，需要具有高可靠性的控制主要有两种类型，一类是定桨距失速调节型，另一类是器，本文采用西门子公司的$7-300系列可编程控制器变桨距调节型。随着风电技术的不断发展与成熟，变作为系统控制器，介绍了系统硬件组成及程序模块块架桨距风力发电机的优越性愈加突出：既能提高风力机构，并在上位机调试环境和整机试验平台上进行了测运行的可靠性，又能保证高的风能利用系数和不断优试。测试结果表明，该控制系统性能稳定，能满足风电化的输出功率曲线【1I2]。采用变桨距机构的风力机不机组在不同风速下始终保持最佳转换效率、输出功率但可使叶轮重量减轻，整机的

6、受力状况大为改善，而且维持最大或恒定的要求。使风电机组在不同风速下始终保持最佳转换效率，输出功率维持最大或恒定，从而提高系统性能。因此随2系统硬件设计2．1系统要求收稿日期：2011—03—24《自动化技术与应用》2011年第30卷第7期PLC与DCSPLCandDCS变桨距风力发电机组构成如图1所示。当风速大于控制信号是主控制器直接到变桨系统的硬线控制额定风速时，变桨距控制系统动作，即通过调节桨距角信号，主要包括手动变桨信号、安全链信号等。安全链来改变风能利用系数，使得发电机输出功率基本上等于是独立于软件系统建立在硬件连接基础上的安全控制额定功率。当风速

7、大于切出风速时，变桨距控制系统动信号链路，在系统发生故障的情况下能保证桨叶运行到作使风力机桨叶顺桨，保护风力机不受到损坏以增加风安全停机位置。机的使用寿命。机舱内的380V电源经滑环连接到UPS和电源管理模块上，实现变桨距系统内部的电源分配与监控。UPS把380V交流电转换为24V直流电，作为桨距控制器的电源和驱动器的控制电源，同时对电池充电控制提供电源。2．3PLC硬件配置该系统选用具有多种功能的模块化可编程控制器SIEMENS$7-300，选用CPU315、CP340通讯模块构成变桨距系统内部通讯网络，实现对系统温度、驱动器工作状态的监控，选用数字量输

8、入模块实现系统内部各回路工作状态、系统工作状态、驱动器工作状态、电