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中国矿业大学

风力发电机毕业设计

（含程序）

第一章 绪论 4

1．1 引言 .................................................................................................................................... 4 1．2 国内外风力发电技术的研究现状 .................................................................................... 4 1．3 风力发电机组控制技术概述 ............................................................................................ 6

1．3．1 风力机定桨距控制技术 ...................................................................................... 6 1．3．2 风力机变桨距控制技术 ...................................................................................... 6 1．4 本课题的研究目的和意义 ................................................................................................ 7 1．5 本文的主要研究工作 ........................................................................................................ 7 1．6 本章小结 ............................................................................................................................ 8 第二章 风力发电机的控制理论 9

2．1 引言 .................................................................................................................................... 9 2．2 风力发电机组的组成 ........................................................................................................ 9 2．3 风力发电机组空气动力学理论 ...................................................................................... 10

2．3．1 风力发电机组空气动力学理论基础 ................................................................ 10 2．3．2 风力机风轮空气动力学分析 ............................................................................ 13 2．4 风力机变桨距调节原理 .................................................................................................. 15

2．4．1 变桨距控制理论简述 ........................................................................................ 15 2．4．2 变桨距风力发电机组的运行状态 .................................................................... 17 2．5 本章小结 .......................................................................................................................... 18 第三章 变桨系统的总体方案及机械机构设计 19

3．1 风力发电的工作状态分析 .............................................................................................. 19 3．2 现有的几种变桨系统比较 .............................................................................................. 20 3．3 总体方案的设计 .............................................................................................................. 21 3．4 方案的选取 ...................................................................................................................... 22 3．5 变桨系统的机构设计 ...................................................................................................... 22

3．5．1 轮毂 .................................................................................................................... 23 3．5．2 变浆轴承 ............................................................................................................ 24 3．5．3 变浆齿轮箱 ........................................................................................................ 26 3．5．4 电机 .................................................................................................................... 27 3．5．5 UPS ................................................................................................................... 33 3．5．6 变浆中心润滑系统 ............................................................................................ 36 3．5．7 润滑剂 ................................................................................................................ 38 3．6 本章总结 .......................................................................................................................... 39 第四章 变桨控制系统的硬件和软件的设计 40

4．1 变桨系统的功能概述 ...................................................................................................... 40 4．2 变桨距系统的控制原理 .................................................................................................. 40

4．2．1 变距控制 ............................................................................................................ 41 4．2．2 转速控制A（发电机脱网） ............................................................................ 41 4．2．3 速度控制B（发电机并网） ............................................................................ 42 4．2．4 功率控制 ............................................................................................................ 42 4．3 控制系统实现方案 .......................................................................................................... 47

4．3．1 变桨控制系统的设计准则 ................................................................................ 47 4．3．2变桨系统的设计步骤 ......................................................................................... 48 4．4 变桨系统的硬件设计 ...................................................................................................... 48

4．4．1 逆变电路的设计 ................................................................................................ 48 4．4．2 基准电压设计 .................................................................................................... 49 4．4．3 传感器 ................................................................................................................ 50 4．4．4 转速传感器的选用 ............................................................................................ 54 4．5 PLC的设计 .................................................................................................................... 57 4．6 PLC编程软件STEP7-Micro/WIN32 ........................................................................... 61 4．7 PLC软件程序设计 ........................................................................................................ 62 第五章 总结与展望 65

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