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基于PLC的风力发电控制系统设计王宇军

发表时间：2020/3/3 来源：《电力设备》2019年第20期作者：王宇军

[导读] 摘要：新能源中的风能越来越受到重视了，风能同水能太阳能相比，技术可以说是比较成熟、商业发展的前景还有开发条件都是非常合适的。

        （国家电投集团铝电新能源有限公司宁夏银川 750000）
        摘要：新能源中的风能越来越受到重视了，风能同水能太阳能相比，技术可以说是比较成熟、商业发展的前景还有开发条件都是非常合适的。从发现到现在可以说风力发电技术可谓是越来越成熟了。其中德，美等欧美国家在风能的发现，开发利用方面技术已经比较成熟，相比之下我国的技术相对还比较萌新。
        关键词：PLC；风力发电；控制系统；设计
        1正文
        近20年来，许多国家都已经开始重视起新能源开发的问题，都开始对新能源的利用进行了深入研究，从如今的新能源的开发，研究方面可以看出风能、太阳能是迄今为止最受欢迎的新能源，这些新能源的发现开采没有太大阻碍而且相比其他能源也比较廉价。风能的发电过程其实跟其他常规能源发电过程相差无几，同时人类对风能的开发研究也在逐年增加，由此可以看出常规能源与风能的竞争也会越来越激烈。
        2 风力发电控制系统的工作原理
        风力发电的原理特别的简单，就是风能转化成机械能，然后通过机械能转化成为电能来让人们使用。
        2.1风力发电系统组成
        风力发电且估算有五个主部分分别是：提速齿轮箱，叶片，控制系统，变压器以及偏航装置。为了保证他们组成一个完整的部分从而保证风力发电控制系统的正常运行，就必须让它们相互协作做好每一部分。
        2.2风轮的组成
        叶片是风轮的重要组成部分，风能转化成电能的过程中，叶片起到了非常大的作用，结构气动性好的叶片能保证风能的转化效率。轮毂上装二到三个叶片就差不多了，只有叶片被带动轮毂才会被带动，这个的唯一的缺点可能就只有转速比较低。
        2.3加速装置作用，PLC控制系统的检测
        发电机和轮毂之间可以安装一套加速系统用来弥补轮毂转速的缺点也可以满足发电的要求。风速方向的不同，需要及时调节叶片角度，必须保证可以大程度利用好风能，此外为了及时处理设备调节问题这还需要PLC控制系统传输实时检测到的风向信息。
        2.4提速齿轮箱的用途
        风力发电系统中的叶片转速可以通过提速齿轮箱提高轴转速来加快，风力发电设备对转速的要求就需要这个模板来满足。
        2.5偏航装置的用途
        偏航装置主要就是处理叶片的夹角问题，风速问题，当检测器检测到风向信号有问题的时候，系统就会计算是不是因为风向，叶片的夹角出现了问题。如果确定是夹角问题，控制系统就可以自己调试，将其转动到最佳位置。偏航装置中的偏航控制模板主要是为了根据风向变化来进行调节对偏航，解缆等操作。
        2.6最不能缺少的变频器
        风力发电机组只有能够连续的切换电压和频率，才能充分的利用起风能。为了支撑起这频繁的切换就要用到变频器（变压器），市面上常见的这个就只有两种一种是直流转化成交流，一种是将交流转化成直流从而在转化回来变成交流电的。
        3 可编程控制器PLC的控制过程
        3.1 PLC，变频器，风向传感器和偏航解揽的功能及介绍
        为了让它具有接受传递信号，精密的处理，分析数据无可厚非它就成了整个风力发电控制系统的核心PLC。
        变频器：驱使电机正常工作，改变电源的频率
        风力传感器：它要做到实时的接收采集风向信息，还得做到能够将采集到的数据信息转换成模拟量，并将它出传递给PLC让它根据收到的数据来更改系统的误区。

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        风力发电机系统中有一个非常重要的环节是偏航系统（偏航解缆）对风偏航的操作，这个可是整个基于PLC风力发电控制系统的主要核心设计技术。只有搞清楚了它们之间的关系，才能够完善好风力发电控制系统。
        3.2 风力发电的问题及应对方式，维修
        整个系统需要配备至少两个传感器，因为如果在系统采集数据的时候传感器发生了意外，备用的必须保证能够及时的应用上，这有这样才能保证风力发电机组的正常运行。另外在齿轮箱的正常运行下才能将风能转化成电能送到大家手中，二者缺一不可。要求都比较高的设计技术有发电机的控制、温度的控制、油量的控制等等必须要做到位，及时的停机维修对待出现的问题，一定要保证风力发电工程处在一个安全而又稳定的环境下才能工作。
        4 基于PLC风力发电控制系统的设计方案
        4.1 风力发电的软件设计
        为了能够保证每块模板都能够把模板的数据用到极致，就必须要了解PLC控制系统，还要对控制系统的芯片型号进行全方面的了解而且质量也要选取最好的，必须要满足对应的接口另外还有协议要求。必须要重视整个系统的模板划分问题。而人机界面的输入命令就是主要功能，通过指令来完成任务，除了这方面也要保证我们可以随时的进行参数的修改。
        4.2风力发电的硬件设施
        然后就是显示系统，此模块可以实时的显示一些运行状态供我们了解，为了方便我们解决一些问题，这个模版应该加上显示故障的功能，因为只有这样出现了问题，及时的显示，才能更加高效的解决问题，维护系统的安全。
        4.3数据采集，偏航电机，液压系统，齿轮箱控制和油温控制的作用及功能
        数据采集主要是采集一些有关风向的数据信息通过传感器来完成，这块模板的作用非常大，并把这些信息都反馈给PLC控制核心中去，协助PLC去调节装置，以达到系统的最好的工作状态。
        偏航电机最少要配备四台，或者更高而且要保证全部电机要同时工作。
        液压系统主要就是为了提高电机工作时的轴刹车承受的压力。
        油温控制：这个需要一个单独的板块，因为它主要是对高速工作的齿轮箱中的油泵问对进行控制。因为没有它发电系统就不能够完美的运行，各个板块的温度如果超温的话随时都有可能发生危险。
        5 结语
        风能以清洁性还有可持续性，已经成为水能太阳能以外，技术成熟开发条件优异和最具商业发展前景的能源之一。通过研究PLC风力发电系统，我们不仅从各个方面知道了控制对象，也可以让更多的人知道PLC风力发电系统的设计流程。主要因为我国痛国外相比落后较多，所以我希望我们能够更加完善完美的完成这套装置，今年来国外的研究就已经超过我国，我们不能在走之前的道路了，我们也要搞而且要搞得比他们还要好。通过本文的介绍我相信大家对这套装置都已经有一个深入的了解了，我希望相关相关工作人员看到后，可以从每个方面去深入的探索，去尽可量的满足发电机组系统的要求，用来提高我国的综合实力，为我国的新能源开发做出积极的贡献，并为我国的发展保驾护航
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