1、濱州學院本科畢業設計（論文）濱州學院本科畢業設計（論文）濱州學院本科畢業設計（論文）基于PLC的風力發電機的變速控制摘 要隨著風力發電技術的發展，變速恒頻風力發電技術成為了風力發電未來發展新趨勢。變槳系統是變速風力發電機組的重要部分，其性能對風力發電機組的整體性能起到重要的作用。本文研究了變速恒頻風力發電系統的運行原理，詳細的分析了其工作過程以及結構。本文通過兩種方法控制變速風力發電機組，分別是：通過伺服系統控制槳葉槳距角和通過PLC電機的轉速。風機變槳系統主要由PLC控制系統、風速傳感器、輪轂控制柜、直流控制電機、蓄電池、整流器組成。PLC控制系統通過風速傳感器提供的控制信號對電路進行控制。

2、由于風力發電控制系統對性能要求較高 , 選用PLC作為控制器不但可以用簡單的程序來實現復雜的邏輯控制 ,而且同時具有穩定性高的特點。關鍵詞：變速恒頻，風力發電，變槳距控制，PLC控制系統Variable speed control of wind turbine based on the PLCAbstracts With the development of wind power generation technology, variable speed constant frequency wind power generation technology has become the tr

3、end of the future development of wind power generation. The pitch system is an important part of the variable speed wind turbine, playing an important role in the performance of the overall performance of the wind turbine.This paper studies the variable speed constant frequency wind power generation

4、 system operation principle, and the structure and working process are analyzed in detail. This article through two kinds of methods to control of variable speed wind turbine, respectively is: through the servo system control blade pitch angle and the rotational speed of the motor by PLC. Fan variab

5、le pitch system mainly comprises a wind speed sensor, PLC control system, control cabinet, rectifiers, battery hub, DC motor control. PLC control system through the wind speed sensor provides the control signal to the control circuit. Wind power control system of the high performance requirements, t

6、herefore, using PLC as the controllernot only can use the simple procedure to realize complex control logic, but also have the characteristics of high stability.Key words: VSCF, Wind power,Pitch control,PLC control system目 錄第一章 緒論11.1國內風力發電技術發展概況11.2 風力發電機變速的優點11.3 變槳距控制與變速控制關系21.4 變速風力發電機組的控制組成21.5

7、 PLC介紹3第二章 風機基本理論52.1 風力機的各部分介紹52.2 變槳距風電機組介紹52.3 變槳距控制原理6第三章 風機變槳系統硬件部分設計83.1 變槳系統的描述83.2 風機變槳系統結構介紹83.3 風機變槳控制流程分析93.4 變槳控制系統硬件部分設計103.5 輪轂控制柜控制系統硬件部分設計說明12第四章 器件的選擇及線徑的選擇144.1穩壓器選型144.2接觸器選型144.3變槳電機選型154.4風速儀選型154.5速度傳感器選型154.6欠電壓繼電器選型164.7 空開選型16第五章 控制程序設計185.1 PLC的選擇185.2 PLC的I/O端口分配及外圍接線圖195.

8、3 控制程序編寫22第六章 總結23致謝25附錄26I31第一章 緒論1.1國內風力發電技術發展概況我國幅員遼闊，海岸線長，風能資源也比較豐富。根據最新風能資源評價，我國陸地可利用風能資源3億千瓦，加上近岸海域可利用的風能資源，共計約10億千瓦。其主要分布在兩大風帶：一是“三北地區”（東北、華北北部和西北地區）；二是東部沿海陸地、島嶼及近岸海域。另外，內陸地區還有一些局部風能資源豐富區。我國的風力發電的發展迅速，建設規模不斷擴大。1986年，在山東榮城建成了我國第一座并網運行的風電場，到1990年已建成3座并網型風電場，總裝機容量為3.215MW，其最大單機容量為200kW。到1995年，全國

9、共建成了5座并網型風電場，裝機總容量為36.1MW，最大單機容量為500kW。1996年后，風力發電進入了擴大建設規模的階段，最大單機容量為1500kW。據中國風能協會最新統計，2007年中國除臺灣省外新增風電機組3,133 臺。2007年中國除臺灣省外累計風電機組6,358臺，裝機容量5,890MW。目前，在我的家鄉煙臺棲霞也建立了風力場，據水母網報道：棲霞市與大唐集團簽訂方山風電項目合作開發協議，這一項目的開發，將使棲霞市風力發電總裝機容量達到9.56MW。屆時，棲霞市將成為山東省內陸風力發電裝機容量最大的一個縣市。當然我國的風力發電存在一定的問題。我國現有的風資源分布圖很粗，無法滿足現在

10、風電場選址的要求，迫切需要進一步細化。國內已經建成的微不足道的風電容量幾乎全部為進口的成套設備，導致風電場投資高、電價高，與火電、水電比，缺乏市場競爭能力。因此，研究我國風電發展遲緩的原因，提出相應的激勵政策已成當務之急，從國外經驗看，政府支持、政策激勵是發展風電的關鍵。1.2 風力發電機變速的優點當風速在一定范圍內發生變化時，允許風力發電機做變速運行，以便能達到更好利用風能的目的。這是由于風力機的輸出功率系數CP 在某一確定的尖速比TSR下達到最大值，如圖1-1所示。由于風力機的轉速可變，通過適當的控制，使風力機的尖速比處于或比較接近于最佳值，以便最大限度的利用風能5。圖1-1 風力機的典型

11、CP與尖速比TSR隨著風電技術的發展，恒速運行的機組由于只能在運行的某一點上保持較高的能量捕獲效率，造成機組運行效率低，取而代之的變速機組可以保持最佳葉尖速比運行，大大提高機組的能量捕獲效率，目前成為發展的主流。1.3 變槳距控制與變速控制關系隨著科技的進步與風力發電技術的不斷發展，變速恒頻風力發電技術不斷成熟，成為了風力發電的發展趨勢。變槳系統是變速風力發電機組的重要組成部分，對風力發電機組的整體性能有著重要的意義。如今，風力機變槳距控制已成為風力發電領域研究的重點之一。變距型風力機的槳距角可以隨風速變化而逐漸變化，風機轉速作為輸入信號設計調節器,從而輸出槳距角命令4。1.4 變速風力發電機

12、組的控制組成變速風力發電機組的控制主要分成兩個部分；在額定風速以下時，調節發電機轉速使之跟著風速變化，以獲得最佳葉尖速比；在高于額定風速時，主要通過變槳距系統改變槳葉漿距來限制風力發電機獲得能量，是風力發電機組保持在額定值發電3。變速風力發電機組通常需要兩部分控制器：81.一個通過電力電子裝置控制發電機的轉速；2.另一個通過伺服系統控制槳葉槳距角。1.5 PLC介紹本論文PLC選擇歐姆龍公司（OMRON）的產品，根據需要，輸入輸出的點數分別選擇12個和8個就符合要求。CPM1A是日本歐姆龍公司產品中的一種小型整體式PLC。CPM1A的特點：1（1）CPM1A可連接可編程終端，選用通訊適配器以相

13、應的上位Link或高速NT Link與PT之間進行高速通訊。（2）CPM1A有10點至30點多種CPU單元。CPU單元與擴展I/O并用，可實現10點到100點的輸入輸出要求，并且有DC和AC兩種電源型號可選擇。（3）CPM1A匯集了各種先進的功能，如中斷功能、高速計數功能、高速響應功能，還備有2個模擬量設定。（4）CPM1A具有充足的程序容量，具有1023字的數據存儲器和2038字的用戶程序存儲器。（5）CPM1A編程環境與SYSMAC A及CQM1等機種相同，系統的維護和擴展比較簡單。（6）CPM1A在編程環境等方面上不僅實現了具有10點100點輸入輸出點數的彈性構成，而且還可連接可編程控制

14、終端，運用十分的靈活。它作為小型控制器，在生產現場中能夠滿足不同的需求。表1-2 CPM1A繼電器地址的分配及繼電器功能作用介紹名稱點數通道繼電器功能輸入繼電器160點(10字)000009CH0000000915能分配給外部輸入輸出端子的繼電器(當輸入輸出通道不使用的繼電器號能作為內部輔助繼電器使用)輸出繼電器160點(10字)010019CH0100001915內部輔助繼電器512點(32字)200231CH2000023115程序中能自由使用的繼電器特殊輔助繼電器383點(23字)232255CH2320025507具有特定功能的繼電器暫存繼電器8點TR07用于在回路分叉點臨時記憶的繼電

15、器, 鏈接繼電器（LR）256點(16字)LR0015CHLR000015151:1連接中作為輸入輸出使用的繼電器(也可作為內部輔助繼電器使用)定時器/計數器（TIM/CNT）128點TIM/CNT000127定時器和計數器共用相同號數據內存（DM）可讀寫1002字DM00000999 DM10221023以字為單位(16位使用,電源斷時數據保持. DM10001021不作為存放異常歷史使用時, 可作為一般的DM自由使用。 DM61336599、DM66006655不能在程序中寫入(可從外圍設備設定)異常歷史存放區22字DM10001023只讀356字DM61336599PC系統設置區56字D

16、M66006655第二章 風機基本理論2.1 風力機的各部分介紹風力機主要由葉片、輪轂、傳動鏈（齒輪箱、主軸）聯軸器等中間傳動裝置構成，其機械部分與異步發電機是柔性連接，相互之間剛性度較低7。1.葉片：將風能轉變為機械轉距 （風輪轉動慣量），通過主軸傳動鏈，經過齒輪箱增速到異步發電機的轉速后，通過勵磁變流器勵磁而將發電機的定子電能并入電網。如果超過發電機同步轉速，轉子也處于發電狀態，通過變流器向電網饋電。2.輪轂：位于風機前端，用于固定葉片。內部設有變槳控制柜及變槳電機。3.齒輪箱：齒輪箱作為風力發電機組中一個重要的機械部件，其主要功用是將風輪在風力作用下所產生的動力傳遞給發電機并使其得到相應

17、的轉速。通常風輪的轉速很低，遠達不到發電機發電所要求的轉速，必須通過齒輪箱齒輪副的增速作用來實現，故也將齒輪箱稱之為增速箱。4.聯軸器：其作用主要是傳遞扭距；補償同軸度的誤差，通過聯軸器的柔性來消除其中的誤差的影響；并保護發電機。2.2 變槳距風電機組介紹直到20世紀90年代變槳距風力機才得到廣泛的應用。目前大型風力發電機組普遍采用變槳距控制技術，例如，VESTAS的V66-1.65MW、V80-2MW，ENERCON的E-66-1.8MW、E-58-1MW，ENRON Wind的1.5S-5MW，NORDEX的S77/1500KW等都采用變槳距結構。變槳距調節是沿槳葉的縱軸旋轉葉片，控制風輪

18、的能量吸收，保持一定的輸出功率。變槳距控制的優點是機組起動性能好，輸出功率穩定，停機安全等；其缺點是增加了變槳距裝置，控制復雜14。定槳距風力發電機組，當風速高于額定風速時，由于其槳距角不能改變，只能通過風機的失速特性來降低風能的吸收，因此在風速高于額定風速時不能維持額定功率輸出，輸出功率會下降，所以一般失速后功率小于額定功率；而變槳距風力機可以根據風速的大小調節氣流對葉片的功角，當風速超過額定風速時，輸出功率可以穩定在額定功率上。在出現臺風的時，可以使葉片處于順槳，使整個風力機的受力情況大為改善，可以避免大風損害風力機組。在緊急停機或有故障時，變槳距機構可以使葉片迅速順槳到90，風輪速度降低

19、，減小風力機負載的沖擊，延長風電機組的使用壽命。變槳距控制技術關系到風力發電機組的安全可靠運行，影響風力機的使用壽命。隨著變槳距風力機的廣泛應用，許多學者和研究人員投入了變槳距控制技術及變槳距風力機結構的研究。目前人們主要致力于通過控制槳距角使輸出功率平穩、減小轉矩振蕩、減小機艙振蕩等技術的研究。Vestas公司推出了OpiTip（最佳槳距角）風力發電機組，不但優化了輸出功率，而且有效的降低的噪音。現在變槳機構主要有兩種：一種是電動變槳距機構；另一種是液壓變槳距機構。液壓變槳距機構采用液壓驅動同步盤式。此變槳距結構簡單，操作方便。當風速達到啟動風速時，變距機構把葉片沿長軸旋轉到升力最佳狀態，使

20、風輪達到最大捕獲效率，額定風速之上，為了限制功率輸出，變距機構把葉片向順槳方向逐漸旋轉，降低風輪氣動效率，整個變距角度可達920，變距油缸最大行程932mm。電動變槳距機構就是在額定風速附近(以上),依據風速的變化隨時調節槳距角,控制吸收的機械能,一方面保證獲取最大的能量(與額定功率對應),同時減少風力對風力機的沖擊。在并網過程中,變槳距控制還可實現快速無沖擊并網。變槳距控制系統與變速恒頻技術相配合,最終提高了整個風力發電系統的發電效率和電能質量。早期采用液壓系統用于調節葉片槳矩（同時作為阻尼、停機、剎車等狀態下使用），現在電變距系統逐步取代液壓變距。2.3 變槳距控制原理 要想弄清楚變槳距控

21、制的原理，就必須弄明白什么是槳距角。槳距角，顧名思義，就是槳葉距離上的夾角，主要原因是為了找一個參考平面，而這個平面又很容易被區分，所以找到了槳葉最頂端的截面。風機上的槳距角指的是葉片頂端翼型弦線與旋轉平面的夾角。調節槳距角的目的主要有：啟動，獲得比較大的氣動扭矩，以使葉輪克服驅動系統的空載阻力矩；限制功率輸出，在額定風速后，使功率平穩，保護電路和機械系統，同時可以降低載荷；剎車，提供很大的氣動阻力，使葉輪的轉速快速降低，避免機械剎車慣性力太大而造成的傷害。變槳距調節的基本原理是；根據風速和發電機轉速來調整葉片槳距角，從而控制發電機輸出功率。風力機通過葉輪捕獲風能，將風能轉換為作用在輪轂上的機

22、械轉矩。變槳距調節方式是通過改變槳距角影響葉片的受力和阻力，限制大風時風機輸出功率的增加，保持輸出功率恒定。在額定風速以下時，控制器將葉片攻角置于零度附近，不做變化，近似等同于定槳距調節。在額定風速以上時，變槳距控制結構發生作用，調節槳距角，使輸出功率控制在額定值的附近。第三章 風機變槳系統硬件部分設計3.1 變槳系統的描述 變槳系統的動力電源和信號電源都是有滑環來提供的，為了減少所用器件的數量和輪轂內的重量，從而提高了風機的安全運行的性能，電源性質和電壓都是經過處理后直接利用的。通常電壓為直流220V、交流380V，主要用于提供給三臺變槳電機。加熱電源用來供給加熱器，提高配電柜和電池盒等主要

23、設備的溫度。為了防止外電網突然斷電或者經濟停機，將輪轂內部加上蓄電池，當風機斷電時，葉片的角度將自行由一定的角度變回到90度，以減小風力對風力機的危害，延長風機的壽命15。3.2 風機變槳系統結構介紹當風機在正常工作狀態下，如若風速過大時，此時由風速儀風向PLC控制系統發出控制信號，風機內部電源380V交流電通過整流器變為220V直流電。PLC控制系統將電路正向導通，變槳電機正向轉動，葉片角度趨于90度，葉片迎風面積增大14。當風機在正常工作狀態下，如若風速過小時，此時由風速儀風向PLC控制系統發出控制信號，風機內部電源380V交流電通過整流器變為220V直流電2。PLC控制系統將電路反向導通

24、，變槳電機反向轉動，葉片角度趨于0度，葉片迎風面積減小。當檢修人員需進入輪轂工作時，檢修人員首先通過輪轂控制柜，將整流器通往輪轂的輸電線路切掉，以防止機艙內部人員的錯誤操作，導致輪轂內部人員出現傷亡。此時變槳電機電源變為蓄電池。檢修人員通過輪轂控制柜可對變槳電機實現手動控制。當風機突然斷電時，蓄電池自動投入，使變槳電機有一定角度自動變為90度，可以減小風力對風力機的危害，并且防止了發生飛車等事故。 圖3.1 風機變槳流程圖3.3 風機變槳控制流程分析動力電源220V直流電由滑環輸送到輪轂由于一共給三臺變槳電機，變槳電機要使葉片角度可以在一定的角度內變化，就是葉片不但可以自由變到一定角度，而且要

25、求他還可以變回到所要求的角度，這就要求電機能夠實行正反轉。對電機的控制首先是正反轉的控制。實現這一功能的方案很多，但是在各方面的要求下如質量大小，線路性能，運行的可靠性；即滿足靈活，簡單，可靠性的要求，方案的選定就不難么多種多樣的了。在對電機正反裝的控制最經典的也最符合要求的就是所設計的電路，由接觸器變換電機的供電的電流方向實現對電機的正反轉的控制，最終實現葉片角度在一定范圍內自由變槳的要求13。實際運行中要求三臺電機的同步性，為了防止三個葉片所受風力差異不致過大，要求三臺電機在自動變槳時，三臺電機同步轉動。所以將三臺電機聯接在同控制回路中實現同步控制。由于風機很多檢修及維護任務都需在輪轂內進

26、行，所以需在輪轂設置一變槳電機獨立的控制柜。當此控制系統啟動后要求切除TOP-BOX內控制系統的控制權限。并且由于檢修維護的工作需求，需要輪轂內控制系統可以實現點動控制9。研究變槳系統我們就一定要研究其相關風速的指標。GE1.5MW風力機的起機風速在3米每秒，但是這個數字是不定的，因為空氣密度，風能質量等不同致使啟動風速的波動。所以起機風速在小范圍內是不定的。當風機風速超過27米每秒時，風機需實現自動變槳，將葉片迎風角變為90度。以防止由于風速過大制動系統超負荷工作發生飛車。3.4 變槳控制系統硬件部分設計本文硬件控制部分，主要由風力發電塔頂控制箱（TOP-BOX）控制部分、輪轂控制柜、蓄電池

27、組、整流系統、速度傳感部分構成。控制系統共分為兩部分，第一部分控制系統安裝在TOP-BOX內，由風機正常狀態下自主運行時風機自動變槳控制系統和風機在檢修或維護的狀態下的手動變槳控制系統組成。第二部分控制系統設在風機輪轂內，為手動變槳控制系統。現對此三部分控制系統進行描述。 圖3.2 TOP-BOX部分主電路圖(1) 風機在自動運行狀態下，如圖3.3所示當風機風速儀檢測到風速過高時，同時風機主軸測速儀測得風機轉速過高時接觸器KM10得電， KM10輔助主觸點閉合，控制三臺變槳電機正轉，葉片迎風角趨于90度。當風機葉片反轉一定角度后達到主軸額定轉速時接觸器KM10失電，KM10常開主觸點斷開葉片停

28、在當前位置。當風機風速儀檢測到風速過低時，同時風機主軸測速儀測得風機轉速過低時接觸器KM13得電。KM13常開主觸點閉合，控制三臺變槳電機反轉，葉片迎風。當風機葉片反轉一定角度后達到主軸額定轉速時開門KM13失電，KM13常開主觸點斷開葉片停在當前位置。通過測速儀的信號風機葉片迎風角做出相應的調整，從而使風機主軸轉速穩定在額定轉速范圍內，從而達到風機恒速運行。(2)風機在自動運行狀態下，當欠電壓繼電器KUV3檢測到風機電源電壓過低時其輔助常開觸點KUV3閉合，KM11得電其常開觸點閉合，蓄電池自動投入運行變槳電機正轉葉片迎風角自動變為90度。從而有效保護風機因設備故障突然斷電。致使風機葉片由于

29、風力作用損毀。（3）當風機需要檢修或維護或時，如圖3.3所示轉動旋鈕SB9接觸器KM12得電，其輔助常開觸點閉合，常閉輔助觸點斷開，TOP-BOX部分手動控制系統啟動。按下SB8接觸器KM10自鎖得電，其常開閉合控制變槳電機正轉，轉至90度行程開關ST1、ST3、ST5同時斷開葉片停至迎風角90度處。按下SB11按下SB8接觸器KM10自鎖得電，其常開閉合控制變槳電機反轉，轉至3度行程開關ST1、ST3、ST5同時斷開葉片停至迎風角3度處。手動控制系統的設計為風機檢修人員提供了可靠的安全保障，比如一些須接近葉片的工作，如果在檢修人員工作時風機變槳電機突然運行，極可能導致人員傷亡事故，添加了手動

30、變槳系統不僅消除了安全隱患，還增加了變槳模式的多樣性和靈活性。把人員安全放在了第一位。圖3.3 TOP-BOX控制部分部分輔助電路圖3.5 輪轂控制柜控制系統硬件部分設計說明圖3.4 輪轂控制柜一號電機控制系統輔助電路輪轂控制柜內控制系統主要為方便工作人員在輪轂內工作（打力矩、清除葉片滲漏的潤滑油）和葉片調零而設計，所以要求輪轂內控制系統實現電動機正反轉控制。其控制部分如圖3.5所示。當工作人員進入輪轂后要求只有輪轂控制柜內控制系統生效。其它控制系統都失去對變槳電機的控制權限。當工作人員離開輪轂后要求輪轂控制柜內控制系統失去對變槳電機的控制權限。控制權限重新交與TOP-BOX控制部分。所以設置

31、如圖3.6所示控制系統用于實現上述功能。圖3.5 輪轂內控制系統電路當工作人員進入輪轂后首先轉動旋鈕SB7，KM7、KM8失電， KM7、KM8常開觸點斷開，風機內部電源供電回路從系統切除，KM9常開觸點閉合，KM9常閉輔助觸點斷開。蓄電池供電系統啟動。TOP-BOX控制系統被切出系統，輪轂控制系統啟動。變槳電機轉由輪轂控制柜內控制系統控制。此時按下SB1，接觸器KM1得電KM1常觸點閉合，風機正轉。同時KM1常閉輔助觸點斷開，與KM2實現自鎖。此時按下SB2，接觸器KM2得電KM2常觸點閉合，風機反轉。同時KM2常閉輔助觸點斷開，與KM1實現自鎖。第四章 器件的選擇及線徑的選擇4.1穩壓器選

32、型 GBD系列直流穩壓電源采用了最先進的單片機控制技術，最完善的保護電路及專用高性能基準穩壓源元件。因而具有穩壓精度高，紋波干擾小，安全可靠。故可廣泛應用于國防、科技、生產領域。 其技術指標如下： 1輸入電源電壓： AC220V±10% 2輸出電壓：220V可調 3穩壓性能：電壓調整率：0.05% 負載調整率：0.05% 紋波調整率：0.05% 溫度系數：300ppm/ 4穩流性能：電流調整率：0.1% 負載調整率：0.1% 紋波有效值：0.1% 溫度系數：500ppm/（典型值） 5環境溫度：-2030 6環境濕度：90%   &#

33、160;  4.2接觸器選型本設計接觸器采用CZ18系列直流接觸器(以下簡稱接觸器)，主要用于直流電動機的頻繁起動，動態中分斷、點動，反轉及反接制動。產品結構及性能特點12： 結構簡單合理、體積小、重量輕、安裝方便； 滅弧罩采用迷宮型陶瓷滅弧室與耐弧塑料外罩組合式結構，引弧滅弧性能好，觸頭燒損輕，燃弧時間短，飛弧距離小，弧罩不易損壞且維護時裝卸方便； 配置引弧角，滅弧性能良好； 吸引線圈采用了目前國際上最先進的塑料封裝技術，具有良好的絕緣強度和機械強度，不易損壞，還設計有電子適配器與封裝線圈相聯接，操作時電磁吸力大，線圈過電壓低且溫升也低，對外界電磁干擾小，可靠性高； 具有良好的阻燃

34、性能； 具有可靠的耐振性能。技術指標：1額定工作電壓220V ；2額定工作電流30A；3動合主觸頭個數2；3輔助觸頭：動合2動斷2；5周圍空氣溫度的上限為+30，下限為-35； 6周圍空氣的相對濕度不超過90(最濕月平均溫度不超過+25)；7接觸器的污染等級為3級。 4.3變槳電機選型選用風機原裝GE變槳電機，額定電壓220V額定功率3KW額定電壓10.5A。4.4風速儀選型 MetOne公司生產的010C風速傳感器能夠提供精確的、詳細的風速風向信息。它啟動風速低、響應靈敏，能夠迅速對周圍風速風向的變化做出反應。它可廣泛應用于各種對可靠性和精度性要求極高的領域，高可靠性、高精度的梯度測量系統等

35、。表4-1風速傳感器技術指標量程060m/s啟動風速0.22m/s標定范圍050m/s精度±1%工作溫度-5065電源需求12VDC，10mA輸出11V脈沖信號輸出阻抗最大100材質氧化鋁4.5速度傳感器選型HCH齒輪傳感器原理及特點：利用鋼鐵材料（或其他導磁材料）做的齒輪轉動，產生磁通量的變化，通過故態磁敏元件獲得信號，可測量齒輪的轉動。特點是分辨率高，頻響寬，抗干擾強，可靠性高。輸出為幅度穩定的方波信號，能實現遠距離傳輸。主要應用于將機械運動中的轉動的物理量轉化成方波脈沖電信號。多用于測量速度、周期和位移6。4.6欠電壓繼電器選型本設計欠電壓繼電器選擇巨龍/JL-300欠電壓繼電

36、，DIW-2026電腦型直流過壓、欠壓、絕緣監察（三合一）繼電器適于各類直流電源柜（屏）的控制母線監察，采用新型檢測原理，不僅能按設定門坎值監察母線過壓、欠壓、接地故障，特別地，還能測量并數字顯示母線電壓、正負母線對地的絕緣電阻值，當發現母線接地時，能自動判別接地母線的極性（正或負）；當正、負母線的絕緣電阻同時下降時，它也能正確檢測（傳統絕緣監察繼電器則不能監察正負母線絕緣電阻同時下降的情況）。用戶開孔尺寸：151*75.54.7 空開選型本設計選用C65N斷路器。表4-2 C65N斷路器的參數脫扣器電163(A)滅弧介質空氣式 產品認證CCC極數1P(P) 額定絕緣電壓660(V)速度快速型

37、 適用標準IEC6098/GB10963操作方式電動電壽命作電壽抗濕熱性好安裝方式50(萬次)結構萬能式 額定極限短路分段能力插入式額定剩余動作電流63(MA) 飛弧距離10(kA)分斷能力10(KA) 結構段額定電流最大值1(mm)脫扣時間1(MS) 額定工作電壓10(A)額定頻率50(Hz) 機械壽命220(V)極限分斷能力10(kA) 額定電流50(萬次)脫扣器型式普通第五章 控制程序設計5.1 PLC的選擇本文通過對發電機變速控制要求的分析，借助于歐姆龍PLC配套的cx-programmer編程軟件，實現了三發電機轉速的自動控制。利用歐姆龍PLC設計出的控制系統具有可靠性高、抗干擾能力

38、強、設備占用空間小、使用和維護簡便等特點，解決了傳統手工操作混合流程中存在的問題，避免了人為誤操作等可能造成的設備損壞，增強了系統運行的安全性、可靠性。在實際應用過程中，還可以擴展PLC的功能，將發電機組與上位機進行通信，組成局域網實現統一化管理。根據需要，輸入輸出的點數分別選擇十二個和八個就符合要求。CPM1A-20CDR-D-V1是CPM1A-20CDR-D的升級版，升級后的plc的功能更強，工作更穩定性能更高。所以選擇這一產品。表5-1 CPM2A-30參數30點主機，23點輸入，16點繼電器輸出DC23V ，AC100220VON響應時間1128ms以下OFF響應時間1128ms以下O

39、N電壓最小 DC13.3VOFF電壓最大 DC5.0VI/O擴展能力最大160點最大程序容量10k步最大數據容量32k字脈沖輸出100kHz×2軸高速計數相位差方式50kHz×2軸單相100kHz×3軸串行通訊接口最大2個（RS232/RS385任選）編程支持FB/ST5.2 PLC的I/O端口分配及外圍接線圖PLC的I/O的端口分配見表5-2，外圍接線見圖53；表5-2 I/O分配表符號地址功能描述符號地址功能描述SB100000控制一號電機K00108風速儀輸入SB200001控制一號電機K00109測速儀輸入SB300002控制二號電機K00110測速儀輸入

40、SB300003控制二號電機KM101000控制電機正反轉SB500003控制三號電機KM201001控制電機正反轉SB600005控制三號電機KM301002控制電機正反轉SB700006用于啟動輪轂控制柜KM301003控制電機正反轉SB800007TOP-BOX手動控制按鈕KM501003控制電機正反轉SB900008TOP-BOX手動控制按鈕KM601005控制電機正反轉SB1100009TOP-BOX手動控制按鈕KM701006啟動輪轂控制柜ST10001090度限位開關KM801007啟動輪轂控制柜ST2000113度限位開關KM901100啟動輪轂控制柜ST30010090度限位

41、開關KM1001101控制電機正反轉ST3001013度限位開關KM1101102控制電機正反轉ST50010290度限位開關KM1201103控制電機正反轉ST6001033度限位開關KM1301103控制電機正反轉ST70010363.5度限位開關KUV301105檢測電壓ST80010563.5度限位開關ST90010663.5度限位開關K00107風速儀輸入 圖5-3外圍接線圖 5.3 控制程序編寫現根據已有的硬件設計圖繪制梯形圖，根據梯形圖編寫程序。根據附錄所示梯形圖現對控制系統作簡單描繪：當風速儀及速度傳感器輸入同時檢測到風機轉速需降低時，接觸器01010得電，三臺變槳電機正轉，葉

42、片迎風角趨于90度。當風機葉片反轉一定角度后達到主軸額定轉速時接觸器01010失電11。當00000常開閉合時01000得電風機正轉，當00001常開閉合后01001得電風機反轉。實現了點動控制。第六章 總結隨著風力發電技術的發展，變速恒頻風力發電技術成為了風力發電未來發展新趨勢。變槳系統是變速風力發電機組的重要部分，其性能對風力發電機組的整體性能起到重要的作用。本文研究了變速恒頻風力發電系統的運行原理，詳細的分析了其工作過程以及結構。本文通過兩種方法控制變速風力發電機組，分別是：通過伺服系統控制槳葉槳距角和通過PLC電機的轉速。風機變槳系統主要由PLC控制系統、風速傳感器、輪轂控制柜、直流控制電機、蓄電池、整流器組成。PLC控制系統通過風速傳感器提供的控制信號對電路進行控制。由于風力發電控制系統對性能要求較高 , 選用PLC作為控制器不但可以用簡單的程序來實現復雜的