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風(fēng)電儲(chǔ)能孤立供電平臺(tái)主控制系統(tǒng),學(xué) 院（系） 電氣學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 （軌交方向） 年 級(jí) BG0902 學(xué) 號(hào) 091001010219 姓 名 朱文菡 導(dǎo) 師 曹云峰,摘 要,以S7-300型PLC為核心控制器，以計(jì)算機(jī)為人機(jī)交互界面，以組態(tài)軟件WINCC為開發(fā)平臺(tái)，通過對(duì)11kW雙饋風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)機(jī)組主控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、PLC的控制程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)程序的設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)11kW雙饋風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)機(jī)組主控制系統(tǒng)。,選題背景及其意義,（1）風(fēng)能作為一種清潔的再生能源，越來越受到所有人的重視，中國(guó)的風(fēng)能儲(chǔ)能很大，分布面也廣。 （2）為了對(duì)風(fēng)電儲(chǔ)能孤立供電系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，我們需構(gòu)建一套完整的風(fēng)電儲(chǔ)能孤立供電平臺(tái)。 （3）風(fēng)電儲(chǔ)能孤立供電平臺(tái)主控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，交流電動(dòng)機(jī)負(fù)載，阻抗負(fù)載四者的協(xié)調(diào)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)整個(gè)風(fēng)電儲(chǔ)能孤立供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。 （4）風(fēng)電儲(chǔ)能提高電網(wǎng)應(yīng)對(duì)事故的處理能力、提高電網(wǎng)效率、提高電能質(zhì)量以及保證電網(wǎng)安全有重要意義。,主要研究?jī)?nèi)容,（1）確定風(fēng)電儲(chǔ)能供電系統(tǒng)總體控制方案； （2）完成硬件電路的設(shè)計(jì)； （3）利用WINCC組態(tài)軟件設(shè)計(jì)控制界面； （4）根據(jù)控制要求,利用PLC完成軟件編程設(shè)計(jì)； （5）利用實(shí)驗(yàn)室設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)調(diào)試，驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果。,軟件介紹 WINCC 使用變量管理器來處理項(xiàng)目產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以及存儲(chǔ)在項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。所有的應(yīng)用程序必須以WINCC變量的形式從變量管理器中請(qǐng)求數(shù)據(jù)，這些應(yīng)用程序包括圖形，運(yùn)行系統(tǒng)，報(bào)警記錄運(yùn)行系統(tǒng)和變量記錄運(yùn)行系統(tǒng)等。,整體結(jié)構(gòu) 圖像系統(tǒng)：用于創(chuàng)建畫面的編輯器，也稱圖形編輯器 報(bào)警系統(tǒng)：對(duì)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行組態(tài)的過程，也稱報(bào)警記錄 歸檔系統(tǒng)：變量記錄編輯器，用于確定對(duì)何種數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔 報(bào)表系統(tǒng)：用于創(chuàng)建報(bào)表布局的編輯器 用戶管理器：用于對(duì)用戶進(jìn)行管理的編輯器,11kW雙饋風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)機(jī)組,雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)是一種繞線式感應(yīng)發(fā)電機(jī)，是變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的核心部件，也是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組國(guó)產(chǎn)化的關(guān)鍵部件之一。該發(fā)電機(jī)主要由電機(jī)本體和冷卻系統(tǒng)兩大部分組成。電機(jī)本體由定子、轉(zhuǎn)子和軸承系統(tǒng)組成，冷卻系統(tǒng)分為水冷、空空冷和空水冷三種結(jié)構(gòu)。,PLC可編程控制器,（1）PLC是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，轉(zhuǎn)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程的存儲(chǔ)器，用來在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸人和輸出?？刂聘鞣N類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)設(shè)備，都是按易與工業(yè)控制器系統(tǒng)聯(lián)成一體、易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計(jì)。 （2）PLC是一種以微處理技術(shù)為基礎(chǔ)，將控制處理規(guī)則存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，應(yīng)用于以控制開關(guān)量為主或包括控制參量在內(nèi)的邏輯控制、機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制或過程控制等工業(yè)控制領(lǐng)域的新型工業(yè)控制裝置。,儲(chǔ)能電池主要作用,1 獨(dú)立供電系統(tǒng)中儲(chǔ)能電池的主要作用是將風(fēng)大時(shí)的多余風(fēng)能儲(chǔ)存起來，填補(bǔ)風(fēng)小時(shí)的功率缺額。 2/因而要求蓄電池有良好的動(dòng)態(tài)充放電性能、較高的效率、較長(zhǎng)的使用壽命、較高的能量和功率密度。目前蓄電池的種類很多，但并非都適合用3/作為獨(dú)立供電系統(tǒng)中的儲(chǔ)能電源。通過蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的研究比較可以看出，鈦酸鋰電池是未來風(fēng)電蓄電池組合獨(dú)立電源系統(tǒng)中蓄電池最佳的選擇方案。,同步發(fā)電機(jī),本實(shí)驗(yàn)采用1個(gè)5Kw的帶同步電機(jī)發(fā)電負(fù)載的交流電動(dòng)機(jī)負(fù)載。作發(fā)電機(jī)運(yùn)行的同步電機(jī)。是一種最常用的交流發(fā)電機(jī)。由于同步發(fā)電機(jī)一般采用直流勵(lì)磁，當(dāng)其單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，能方便地調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的電壓。若并入電網(wǎng)運(yùn)行，因電壓由電網(wǎng)決定，不能改變，此時(shí)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的結(jié)果是調(diào)節(jié)了電機(jī)的功率因數(shù)和無功功率 發(fā)電機(jī)不接負(fù)載時(shí)，電樞電流為零，即為空載運(yùn)行，不消耗電能。因此在同步發(fā)電機(jī)上另外接一個(gè)30kw的阻抗，即負(fù)載運(yùn)行來消耗電能,系統(tǒng)中的能量平衡,其工作狀態(tài)基本可分為 （1）孤網(wǎng)充電（2）孤網(wǎng)發(fā)電（3）并網(wǎng)充電（4）并網(wǎng)發(fā)電 電源供電系統(tǒng)的基本運(yùn)行控制原則為：在風(fēng)大時(shí)，風(fēng)能提供100%負(fù)荷能量，多余風(fēng)能給蓄電池充電，再多余的能量或是通過控制使風(fēng)機(jī)減少能量輸出，或是利用卸荷元件消耗多余能量； 風(fēng)小時(shí)，蓄電池和風(fēng)機(jī)聯(lián)合供電，蓄電池放電承擔(dān)部分負(fù)荷，電池能量快耗盡前投入柴油機(jī)給蓄電池充電； 無風(fēng)時(shí)，蓄電池單獨(dú)供電，必要時(shí)啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)聯(lián)合供電（柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源時(shí)）。 特殊故障情況下（如PCS回路故障）由風(fēng)機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)聯(lián)合供電，柴油發(fā)電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)和勵(lì)磁系統(tǒng)擔(dān)任系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)壓任務(wù)。,風(fēng)電-蓄電池組合系統(tǒng)接線示意圖,工作特色及其難點(diǎn)，擬采取的解決措施,工作特色： (1）通過PLC、WINCC組態(tài)軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電儲(chǔ)能供電系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。 （2）通過采集的到數(shù)據(jù)及分析可運(yùn)用于實(shí)際風(fēng)電儲(chǔ)能供電系統(tǒng)的研究。 難點(diǎn)： （1）軟件的編程 （2）硬件電路設(shè)計(jì) （3）系統(tǒng)的調(diào)試,擬采取的解決措施,（1）學(xué)習(xí)并掌握PLC工作原理，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，工程設(shè)計(jì)等有關(guān)知識(shí)，利用PLC實(shí)驗(yàn)室提高編程能力。 （2）通過公司培訓(xùn)掌握MCGS組態(tài)軟件，提高設(shè)計(jì)監(jiān)控界面,建立數(shù)據(jù)庫和仿真調(diào)試的能力。 （3）在老師指導(dǎo)下，解決硬件設(shè)計(jì)、軟件調(diào)試、系統(tǒng)調(diào)試等問題。,論文工作量及預(yù)期進(jìn)度,2012/12/12012/12/22：收集資料，確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體方案，翻譯有關(guān)外文資料及閱讀技術(shù)文獻(xiàn)，撰寫開題報(bào)告 2012/12/222013/3/23：學(xué)習(xí)組態(tài)軟件進(jìn)行控制器設(shè)計(jì) 2013/3/232013/4/31： 編寫相關(guān)軟件及調(diào)試 2013/4/152013/5/15： 系統(tǒng)總體連接調(diào)試 2013/5/12013/5/27： 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 2013/5/282013/6/8： 畢業(yè)設(shè)計(jì)