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基于PAC的风机整机试验台的设计与开发

作　者: 邵云
导　师: 杨小平
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 风力发电 整机试验台 测控系统 自动化 网络化
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。风力发电清洁无污染,施工周期短,投资灵活,占地少,具有较好的经济效益和社会效益。由于在目前技术条件下,风电与火电、水电相比从造价、电能质量、设备制造和控制技术等领域存在劣势,使得我国风电领域的理论和应用研究与发达国家存在很大差距。国内对风电技术的研究十分薄弱,风力机的大型化、变桨距控制、变速恒频等先进风电技术还远未解决,致使我国大型风力机几乎全部为进口产品。因此,深入研究风力发电的各项技术对于持久开发风能和实现风力机国产化具有重要意义。论文以兆瓦级风力发电机组为基础,研究和设计了基于PAC的风力发电机试验台控制系统。本文首先对风力发电机整机试验台测控系统进行总体的介绍,重点突出试验台在设计理念和技术上的先进性。其次,重点介绍了试验台的软硬件设计,在软硬件设计过程中一直遵循实时性、可靠性、易用性、网络性的指导思想,所设计出来的电控系统能够实时采集数据并处理,长期可靠的全天候运行且具有极其方便友好的人机交互。最后对试验台风轮的模拟进行理论性研究和仿真,一个良好的模拟可以对测试过程起到巨大的作用,可以使设备在工厂里就能模拟风场各种复杂风力和工况情况,所以说试验台风轮模拟的研究是必要的且有意义的。论文主要研究和设计了一套风力发电机整机试验台测控系统。该测控系统在设计的一开始就考虑到了两个重要的因素:自动化与网络化。自动化体现在无人值守自动完成整机试验上,网络化体现在各类现场总线以及网络远程监控上。该系统设计理念先进,所应用的风电行业亦是前沿热门领域,因此本系统具有一定的前瞻性和独特性,对于指导风电行业整机试验台建设具有重大的意义。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-17
  1.1 风力发电研究的意义  9-12
    1.1.1 课题背景  9
    1.1.2 国外风力发电研究的发展和现状  9-11
    1.1.3 我国风力发电的现状和前景  11-12
  1.2 风机整机试验台研制的现状  12-14
    1.2.1 整机试验台研制的必要性  12
    1.2.2 国内外整机试验台研制情况  12-14
    1.2.3 国内整机试验台缺失的原因  14
  1.3 试验台用PAC 系统的技术优势  14-16
  1.4 本文研究内容  16-17
第2章 整机试验台系统总体介绍  17-27
  2.1 整机试验台功能需求  17-18
  2.2 机械传动设计  18-22
    2.2.1 电动机选型及分析  18-19
    2.2.2 减速箱选型及分析  19
    2.2.3 联轴器选型及分析  19-20
    2.2.4 电动机支承工装设计分析  20-22
  2.3 电控及通讯设计  22-24
  2.4 硬件系统需求  24-25
  2.5 软件系统需求  25-26
  2.6 本章小结  26-27
第3章 整机试验台硬件系统设计  27-37
  3.1 配电系统硬件设计  27
  3.2 拖动系统硬件设计  27-29
    3.2.1 变频器硬件方案  27-28
    3.2.2 变频器的计算及其选型  28-29
  3.3 控制系统硬件方案设计  29-34
    3.3.1 测试系统传感信号分析  29-33
    3.3.2 主PAC 控制器选择  33
    3.3.3 风机主控制器  33-34
  3.4 远程监控系统硬件方案设计  34-36
  3.5 本章小结  36-37
第4章 整机试验台软件系统设计  37-47
  4.1 整机试验台软件系统综述  37-38
  4.2 下位PAC 程序设计  38-41
    4.2.1 试验工艺程序设计  38-40
    4.2.2 变频调速程序设计  40-41
  4.3 上位软件设计  41-46
    4.3.1 风机监控画面设计  41-43
    4.3.2 变流器监控画面设计  43-45
    4.3.3 配电监控画面设计  45-46
  4.4 本章小结  46-47
第5章 整机试验台风轮模拟  47-55
  5.1 风轮输出特性  47-50
    5.1.1 风能利用系数  47-48
    5.1.2 风轮带动下的整机功率输出曲线  48-50
  5.2 试验台风轮的模拟  50-54
    5.2.1 风轮模拟方案  50-51
    5.2.2 试验台变频调速系统  51-53
    5.2.3 模拟风轮带动下的试验结果分析  53-54
  5.3 本章小结  54-55
结论  55-56
参考文献  56-59
攻读硕士学位期间发表的其他成果  59-61
致谢  61

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 计算机控制、计算机控制系统
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