摘 要

随着传统能源的消耗殆尽，煤炭，天然气等资源的开采殆尽，同时为了解决温室效应的问题，新能源的发展势在必行，风力发电正是新能源中不可或缺的一部分，它在新能源行业中前景广阔，发展迅速，相对稳定^[1-2]，但同时也面临许多挑战，恶劣的环境常常会带来设备的损坏，系统的错误，这不仅仅直接影响的风力发电机组的发电效率，同时也影响风力发电机组的寿命，为了解决这一问题，本文首先介绍了风力发电机组的简介和风能转换原理，其次在控制技术方面，对变桨控制和偏航控制及其控制执行机构进行介绍同时对控制流程进行设计，选择双馈异步发电机以达到提高效率和降低并网时冲击电流的目的，最后通过对风力发电机组的监测以及防雷保护来提高风力发电机组的可靠性^[3]。

关键词：风力发电机组 控制系统 安全保护系统 发电机控制原理 并网控制系统

Design of 3.0 MW Horizontal Axis Wind Turbine Control and Safety Protection System

Abstract

With the exhaustion of traditional energy sources, the exploitation of coal, natural gas and other resources is exhausted, and in order to solve the greenhouse effect problem, the development of new energy is imperative, and wind power is an indispensable part of new energy. In the new energy industry, the prospects are broad, rapid and relatively stable ^[1-2], but at the same time, it also faces many challenges. The harsh environment often brings equipment damage and system errors, which not only directly affect wind turbines. The power generation efficiency also affects the life of wind turbines. In order to solve this problem, this paper first introduces the introduction of wind turbines and the principle of wind energy conversion, and secondly in the control technology, the control of pitch control and yaw control and its control. The executive agency introduced the control flow design and selected the doubly-fed asynchronous generator to improve the efficiency and reduce the inrush current during grid connection. Finally, the wind turbine generator was improved by monitoring the wind turbine and lightning protection ^[3]

Key words：Wind turbine；Control system；Safety protection system；Generator control principle；Grid-connected control system

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1国内外发展状况 1

第二章 3MW水平轴风力发电机组的简介 3

2.1水平轴风力发电机组结构 3

2.2风能转换基本原理 5

第三章 控制系统 6

3.1风力发电机组控制系统结构及流程 6

3.1.1风力发电机组控制系统结构 6

3.1.2控制系统的基本流程 7

3.2变桨系统 9

3.2.1变桨系统执行机构 10

3.2.2变桨系统控制 15

3.3偏航系统 16

3.3.1偏航系统执行机构 17

3.3.2偏航控制系统 19

3.3.3自动偏航控制 19

3.3.4手动偏航控制 20

3.3.5自动解缆 21

第四章 双馈异步风力发电机 23

4.1双馈发电机运行的基本原理 23

4.1.1双馈异步电机的三种运行状态 24

4.2矢量变换控制 25

4.3转子变流器 27

4.4双馈异步电机型号的选择 28

4.5并网方式 30

第五章 风力发电机组的信号检测和状态监测 32

5.1风速和风向的检测 32

5.2转速的检测 33

5.2.1增量式光电编码器 33

5.3风力发电机组的状态监测 33

第六章 风力发电机组的安全保护技术 35

6.1 风电机组安全链系统 36

6.2雷电保护 36

6.2.1叶片防雷 37

6.2.2机舱防雷 37

第七章 总结 38

7.1 结论 38

7.2展望 38

7.3成本估算 38

参考文献 39

致谢 41

第一章 绪论

1.1国内外发展状况

古代帆船的出现说明人类已经开始应运风能作为动力。到3000年前荷兰风车的出现，它象征着人们对风能的不断探索，风车主要用于灌溉，磨面等方面。直到19世纪晚期，世界上第一台12直流风力发电机的问世，它是由美国人Charles F. Brush研究并制造，标志着风能正式应运于发电技术^[4]。通过人类不断的探索，“快速风轮”概念和“贝茨理论”相继被提出^[5]，它使风机叶片数更少，转速更高，从而效率更高。“叶素动量理论”的提出，为风力发电机组向大容量，大型化发展奠定了理论基础如图1.1，人们开始通过对风力发电机组进行理论研究。1981年，第一台利用液压对风的3偏航风力发电机组问世后，大大提高了风力发电机组的发电效率。随着环境污染，资源枯竭的日益严重，人们开始对风力发电进行并网，首先是以小容量，定桨距，交流感应发电机，恒速风力发电机组，随着科技的进步，出现了变桨技术，双馈异步发电机，从最初的12kW到如今的6.X，从有齿轮箱到现在的直驱机组，同时为了追求更大的容量，叶片技术也在不断发展，应运强化的碳纤维材料，不仅减轻了叶片的质量，同时也增加了叶片的刚度，近年来，为了满足更大叶片的要求，提出了“柔性智能叶片”的概念，这种叶片可以在不同风力下，改变叶片受力面积，提高机组的稳定能力，增长叶片的使用年限，这样就提高了安全系数。风电机组呈现大型化，无齿轮箱，变桨距，变速运行，为了进一步提高机组的安全稳定，对低温，冰雪，沙尘，台风，盐雾等恶劣天气也提出了应对措施，因此风力发电机组也从陆上转到海上。在能源枯竭和环境恶化的大环境下，随着科学技术的日益发展，风力发电技术势必成为主流的电力生产之一^[6]。

以上是毕业论文大纲或资料介绍，该课题完整毕业论文、开题报告、任务书、程序设计、图纸设计等资料请添加微信获取，微信号：bysjorg。

相关图片展示：