3MV风电增速机试验平台自动控制系统的研制

摘要

目前我国风力发电总装机容量已位居世界第一，但风力发电增速机作为风电机组重要传动部件，目前国产化率还不高，特别是3MW及以上容量的风电齿轮箱在国内还没有成熟产品。加载试验是齿轮箱研究开发和质量检测的必要手段。对于大功率风电齿轮箱试验台的研究和改进将有助于国内大容量风电齿轮箱的研究开发和产品质量的提高。
　　 本文根据宁夏某企业要求，对3MW风电齿轮箱试验平台的控制系统进行研究与改进，对风电齿轮箱试验平台加载原理和控制系统做了深入研究，在原试验台基础之上研究改进实现了自动加载和实时监控，并且增加了对陪试机与主试机的输入输出扭矩的测量，研制了无线输入输出扭矩与应力应变测量装置。根据控制系统特点，利用原试验台三菱FXlN-40MR系列PLC做下位机，上位机与VisualBasic6.0软件通过SC09编稃电缆与PLC通信，通过对变频器FRA740变频器的参数设置，对于扭矩升速率问题，利用PLC调用子程序结合断电保持寄存器的方法及传感器原理，实现了对试验台加载操作的自动化和试验台运转状态的实时监控。输入输出扭矩的测量设计采用了ADI公司的AD8230YR线性仪表放大器芯片，采用nRF24L01无线射频芯片与STC单片机通信，设计了2点对1点的全桥无线扭矩采集仪器，扭矩测量上位机采集软件采用Visual Basic6.0结合crystal软件编写，应力应变测量采用了STM32微处理器研制了12路4点应力应变测量电路，数据采集软件采用VB编写。本文最终实现了试验台自动加载监控系统，在此基础上完成了对被测齿轮箱输入与输出扭矩及箱体应力应变的测量电路的研制。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 风力发电的发展现状及发展前景

1．2 风力发电齿轮箱试验平台发展现状

1．3 无线通信技术的发展

1．4 研究背景及意义

1．5 研究内容

1．6 本章小结

第二章 风电齿轮箱试验台和自动控制系统设计内容

2．1 风电齿轮箱试验台结构比较与分析

2．2 本论文研究的试验台总体结构及原理

2．3 齿轮箱试验台控制系统

2．4 本章小结

第三章 风电齿轮箱试验台自动控制系统设计

3．1 试验台自动控制系统设计方案

3．2 PLC与VB通信原理

3．3 自动化控制系统设计

3．4 控制电气线路的设计

3．5 上位机人机监控软件设计

3．6 显示模块设计

3．7 设计总结与实际应用

3．8 本章小结

第四章 齿轮箱输入输出无线扭矩测量系统

4．1 应变传感器原理

4．2 应变式扭矩测量原理

4．3 扭矩测量系统的无线通信

4．4 无线扭矩测量系统总体设计方案

4．5 无线扭矩测量软件的设计

4．6 本章小结

第五章 应力应变测量系统

5．1 应力应变测量原理

5．2 采集电路总体设计方案

5．3 测量软件设计

5．4 本章小结

第六章 结论

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

附录

附录1：自动控制系统改接电气线路图(部分)

附录2：自动控制系统PLC程序

致谢

个人简介及攻读硕士学位期间论文发表情况