“bsports登录入口”罗克韦尔SLC500系列PLC在风力发电系统中应用

本文摘要：1　章节　　风能是可再生能源中发展最慢的清洁能源，也是最具备大规模研发和商业化发展前景的发电方式。

1　章节　　风能是可再生能源中发展最慢的清洁能源，也是最具备大规模研发和商业化发展前景的发电方式。我国风能资源储量非常丰富，发展风能对于提高能源结构减轻能源紧缺具备根本性现实意义。近年来，我国风电产业规模逐步不断扩大，风电已沦为能源发展的最重要领域。　　在风电技术发展方面，风力发电机单机容量朝着大型化发展，兆瓦级风力机早已沦为了国际风力发电市场的主流产品。

目前大型风力发电机组广泛使用逆桨距控制技术，例如，VESTAS的V66-1.65MW、V80-2MW，ENERCON的E-66-1.8MW、E-58-1MW，GE的1.5MW、2.5MW、3.6MW机组，REPOWER的MD77-1.6MW、MM82-2MW，NORDEX的S77/1.5MW等都使用逆桨距系统。　　逆桨距调节是沿桨叶的纵轴转动叶片，掌控风轮的能量吸取，维持一定的输出功率。逆桨距掌控的优点是需要保证低风速段的额定功率，额定功率点以上输入稳定、在额定点具备较高的风能利用系数、提升风力机组低速性能与制动器性能、提升风机的整体柔性度、增大整机和桨叶的受力状况。

因此国际风力发电市场的主流产品是自排逆桨距机组。　　世界上大型风电机组逆桨距系统的执行机构主要有两种，液压逆桨距执行机构和电动逆桨距执行机构。

其中，电动逆桨距系统的桨距掌控通过电动机来构建，结构紧凑、掌控灵活性、可信，于是以更加受到大多数整机厂家的注目，市场前景十分辽阔。　　目前，我国MW级自排恒频风电机组电动逆桨距系统产品仍然倚赖进口，国外较为有代表性的有德国LUST、SSB、美国GE公司的产品。其高昂的产品价格、技术服务的严重不足和对关键技术的封锁严重影响了我国风电产业的身体健康较慢发展。

风力发电机向着大型化的方向发展，逆桨距控制技术早已沦为风力发电的关键技术之一，研制电动逆桨距系统构建大型风力机电动逆桨距控制技术国产化、产业化的拒绝十分急迫。因此，掌控电动逆桨距控制技术将转变国外公司对变桨距控制技术独占的现状，提升我国风电关键技术的研制能力，减少风力发电的成本；对减缓享有自律知识产权的风电设备研制，大力发展风电事业具备最重要意义，从而使我国在该领域的研究超过国际先进设备水平。　　自排变桨风力发电机组是风力发电技术发展的主流方向，控制系统是机组的关键部件之一。控制系统的性能好坏对风机运营的效率和使用寿命有至关重要的影响。

20世纪90年代，国外之后开始了对自排风力机的运营特性和控制策略的研究，并获得了一系列的成果，生产生产出有成熟期可信的商业化运营的控制系统产品。目前的研究热点集中于在基于现代掌控理论的新型控制算法在风力发电控制系统中的应用于上，以期进一步提高风力机的运营效率，增大疲惫载荷，提高输入电能质量。我国风电产业跟上较早，目前对自排风电机组的运营特性及规律缺少深入研究，在控制系统的产业化项目中，缺少拟合的控制策略依据。

深入研究风电机组及风力机的运营特性和规律对于控制系统的分析与设计具备十分最重要的指导意义。　　仅次于风能捕捉是控制系统的最重要功能之一，它直接影响的风力发电机组的运营效率。

对于提升风电机组的发电量，增大风电成本具备最重要意义。而传统的掌控方法不存在诸多严重不足，引发较小的能量损失，新型控制算法的研究和应用于，可以有效地提升风能利用效率，构建仅次于风能捕捉。　　为了取得充足的起在变桨距系统中必须具备高可靠性的控制器，本文中使用了罗克韦尔SLC500系列可编程控制器（PLC）作为逆桨距系统的控制器，并设计了PLC软件程序，在国外某著名风电公司风力发电机组上作了实验。2　逆桨距风电机组及其控制策略　　逆桨距调节是沿桨叶的纵轴转动叶片，掌控风轮的能量吸取，维持一定的输出功率。

如图1右图为变桨距风力发电机的原理图。逆桨距掌控的优点是机组低速性能好，输出功率平稳，停机安全性等；其缺点是减少了变桨距装置，掌控简单。

图1变桨距风电机组原理图　　在风力机设计的初期，设计人员就考虑到了变桨距掌控，但是由于对空气动力学特性和风力机运营工况了解严重不足，控制技术还不成熟期，风力机的变桨距机构可靠性无法符合运营拒绝，经常出现飞车现象。直到20世纪90年代逆桨距风力机才获得普遍的应用于。目前大型风力发电机组广泛使用逆桨距控制技术，例如，VESTAS的V66-1.65MW、V80-2MW，ENERCON的E-66-1.8MW、E-58-1MW，ENRONWind的1.5S-5MW，NORDEX的S77/1500KW等都使用逆桨距结构。

　　以定桨距掌控，风力机的功率调节几乎依赖叶片结构设计再次发生襟翼效应使高风速时功率不减小，但由于襟翼点的设计，很难确保风力机在襟翼后能保持输入额定功率，所以一般襟翼后功率大于额定功率[1][4]；而变桨距风力机可以根据风速的大小调节气流对叶片的功角，当风速多达额定风速时，输出功率可以平稳在额定功率上。如图2右图为定桨距风力机和变桨距风力机的输出功率较为曲线。在经常出现台风的时，可以使叶片正处于顺桨，使整个风力机的受力情况深感提高，可以防止大风伤害风力机组。

在应急停机或有故障时，逆桨距机构可以使叶片很快顺桨到90，风轮速度减少，增大风力机阻抗的冲击，缩短风电机组的使用寿命。

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