基本信息
- 项目名称：
- 模拟风力发电场的集中控制系统研讨
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本系统是旨在使风力发电系统的自动控制集中化,控制设备轻量化,并实现数据和控制在远程的实时监测和动作,并通过集中的控制系统实现单独的控制每一台风力发电机的每一个动作都精确到位.同时在远程控制端实时显示当前的状态和数据.
- 详细介绍：
- 本设计是使用通用电气集团公司的自动控制系统作用于风力发电场风力发电机阵列,管理和控制风力发电机集群在阵列中非同步的转动和启停动作.具体控制和实现动作如下: 1、通过控制机头转动使得风力发电机适应风向,从而让叶片对于风能利用最优化. 2、通过控制启停使得风力发电机在工作规定时间后可以停机,从而让工作人员检修. 3、通过控制启停使得风力发电机在风速大于安全风速时停机,达到保护设备的目的;同时通过控制启停使得风力发电机在风速小于最小运转风速时停机,达到减小机械磨损的目的. 4、通过采集扇叶转速,控制变速电机的速度使得发电机转速尽量稳定. 5、通过远程监控界面,使用动画和图表,详细直观的展现当前或过去系统的工作状态.
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 风能作为一种新能源,它的开发利用是有一定的动因的,而且随着时间的推移,开发利用风能的动因也在变化.风力发电属于新兴记住,风电产业在国内的发展虽然起步但与国外的技术研发和市场的发展还有这很大的差距,特别是在自动化控制层面上差距更为明显,为了推动我国风电技术能向着高自动化方向的发展,我希望也可以尽我们绵薄之力.
科学性、先进性及独特之处
- 本设计对于每一台风力发电机都采用双闭环控制结构，通过对风向、风速、风轮转速及发电机转速进行检测，结合伺服电机和行星齿轮，控制发电机的转速，实现了发电机电压的稳定输出。同时偏航系统能够保证风机跟据风向改变而改变。 iFIX检测软件实现了远程监控功能，具有较强的扩展能力。 在本设计中应用了总线模块实现了远程控制,并在控制中将群控群策的思想加入到控制风力发电机群的控制当中.
应用价值和现实意义
- 由于风机的成本十分昂贵,合理有效地实时监测可以预防故障的发生,降低系统的运行成本,因此自动化的运行监控测量和既是必要的容错控制就是必须要考虑和实施的措施. 我们这里将群控的思想加入了其中使得整个风电场的全局控制性更好,电能调配和检修安排更为方便,系统的反应时间降低.
学术论文摘要
- 风力发电是 21 世纪最为热门的能源技术领域之一,是解决人类能源危机的重要手段之一,引起人们的广泛关注.本文介绍了风力发电场集控的工作过程,设计了一套基于通用电气自动化控制设备的解决方案,研讨了风力发电机群主要控制的方式.本系统是旨在使风力发电系统的自动控制集中化,控制设备轻量化,并实现数据和控制在远程的实时监测和动作,并通过集中的控制系统实现单独的控制每一台风力发电机的每一个动作都精确到位.同时在远程控制端实时显示当前的状态和数据. 本系统对于每一台风力发电机都采用双闭环控制结构,通过对风向,风速,风轮转速及发电机转速进行检测,结合伺服电机和行星齿轮,控制发电机的转速,实现了发电机电压的稳定输出.同时偏航系统能够保证风机跟据风向改变而改变. 本设计采用PACSystems RX3i和Genius总线进行现场控制,并结合iFIX实现了远程监控功能,具有较强的扩展能力. 关键词:风力发电 自动控制 群控 清洁能源
获奖情况
- 2010年第二届大学生创新设计大赛二等奖
鉴定结果
- 本论文真是数据可信,立意新颖独特,经校团委讨论决定,予以通过.
参考文献
- 并网型风力发电系统的现状与发展 作者: 狄华 杨耕 崔杨 基于矩阵变换器的用词同步风力发电机的矢量控制 2009年天津大学毕业生论文集 自动化专业英语 武汉理工大学出版社 第２版 作者:戴文进,章卫国编著 风力发电机设计与运行维护 中国电力出版社 2002版 作者:苏绍宇 机械原理 高等教育出版社1997版 作者:郑文伟 吴克坚 金风1.5MW风力发电机 技术人员手册 GE Infolink技术手册 iFIX-GE9驱动配置学习手册 基于iFIX的生产线供料单元控制系统设计 2010年太原工业学院毕业生论文集 GE 154学生手册
同类课题研究水平概述
- 当下风力发电机多为单机单控,或机械控制,整体的控制水平偏低,集中控制还只限于国外有限的大型集团公司的最新产品. 我国风粒子元非常丰富,而风机的国产化程度很低,尤其是大容量的风电控制系统的技术很大程度是进口.
