5MW风力发电机组控制系统的设计与实现

摘要

风电作为绿色能源，具有清洁环保等诸多优点。在我国经过 30 多年的发展，取得了长足进步，目前国内已经掌握了3MW及以下容量风力发电机组设计及制造技术，正着手开发5MW风力发电机组。本文针对5MW风力发电机组的控制系统进行设计和实现，是太重集团“5MW风力发电机组开发”项目的重要组成部分。 本文以5MW风力发电机组为研究背景，以风力发电机组自动控制理论为基础，结合风电整机结构特点及功能要求，首先完成了系统的理论分析，确定了控制系统的组成和基本功能；其次对控制系统的硬件进行设计，控制系统采用分区设计，通过基于 PC技术的可编程控制器实现了对各子系统的监视和控制；本文还对控制软件进行了规划和设计，完成了机组状态机图的设计和独立变桨算法、抗台风算法等关键控制算法的研究和应用，减小了风轮不平衡和塔影效应等气动载荷引起的机组振动载荷，缩短了偏航系统的运行次数和运行时间，提高了机组在台风环境下的生存安全。 通过采用模拟仿真与现场测试相结合的方法对控制系统功能进行了验证，证明了本文设计的控制系统合理可行，实现了对5MW风力发电机组整机运行的平稳控制，保证了特殊环境下机组的稳定性和设备安全。该系统已通过了中国船级社的设计认证，得到了用户的认可和好评。

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