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風(fēng)電儲能孤立供電平臺主控制系統(tǒng),學(xué) 院（系） 電氣學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 （軌交方向） 年 級 BG0902 學(xué) 號 091001010219 姓 名 朱文菡 導(dǎo) 師 曹云峰,摘 要,以S7-300型PLC為核心控制器，以計算機為人機交互界面，以組態(tài)軟件WINCC為開發(fā)平臺，通過對11kW雙饋風(fēng)力發(fā)電實驗機組主控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計、PLC的控制程序設(shè)計、計算機程序的設(shè)計，從而實現(xiàn)11kW雙饋風(fēng)力發(fā)電實驗機組主控制系統(tǒng)。,選題背景及其意義,（1）風(fēng)能作為一種清潔的再生能源，越來越受到所有人的重視，中國的風(fēng)能儲能很大，分布面也廣。 （2）為了對風(fēng)電儲能孤立供電系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)進行研究，我們需構(gòu)建一套完整的風(fēng)電儲能孤立供電平臺。 （3）風(fēng)電儲能孤立供電平臺主控制系統(tǒng)實現(xiàn)了電池儲能系統(tǒng)，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，交流電動機負(fù)載，阻抗負(fù)載四者的協(xié)調(diào)運行，實現(xiàn)整個風(fēng)電儲能孤立供電系統(tǒng)的安全運行。 （4）風(fēng)電儲能提高電網(wǎng)應(yīng)對事故的處理能力、提高電網(wǎng)效率、提高電能質(zhì)量以及保證電網(wǎng)安全有重要意義。,主要研究內(nèi)容,（1）確定風(fēng)電儲能供電系統(tǒng)總體控制方案； （2）完成硬件電路的設(shè)計； （3）利用WINCC組態(tài)軟件設(shè)計控制界面； （4）根據(jù)控制要求,利用PLC完成軟件編程設(shè)計； （5）利用實驗室設(shè)備進行試驗調(diào)試，驗證設(shè)計結(jié)果。,軟件介紹 WINCC 使用變量管理器來處理項目產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以及存儲在項目數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。所有的應(yīng)用程序必須以WINCC變量的形式從變量管理器中請求數(shù)據(jù)，這些應(yīng)用程序包括圖形，運行系統(tǒng)，報警記錄運行系統(tǒng)和變量記錄運行系統(tǒng)等。,整體結(jié)構(gòu) 圖像系統(tǒng)：用于創(chuàng)建畫面的編輯器，也稱圖形編輯器 報警系統(tǒng)：對報警信號進行組態(tài)的過程，也稱報警記錄 歸檔系統(tǒng)：變量記錄編輯器，用于確定對何種數(shù)據(jù)進行歸檔 報表系統(tǒng)：用于創(chuàng)建報表布局的編輯器 用戶管理器：用于對用戶進行管理的編輯器,11kW雙饋風(fēng)力發(fā)電實驗機組,雙饋風(fēng)力發(fā)電機是一種繞線式感應(yīng)發(fā)電機，是變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機組的核心部件，也是風(fēng)力發(fā)電機組國產(chǎn)化的關(guān)鍵部件之一。該發(fā)電機主要由電機本體和冷卻系統(tǒng)兩大部分組成。電機本體由定子、轉(zhuǎn)子和軸承系統(tǒng)組成，冷卻系統(tǒng)分為水冷、空空冷和空水冷三種結(jié)構(gòu)。,PLC可編程控制器,（1）PLC是一種數(shù)字運算的電子系統(tǒng)，轉(zhuǎn)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程的存儲器，用來在內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸人和輸出?？刂聘鞣N類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)設(shè)備，都是按易與工業(yè)控制器系統(tǒng)聯(lián)成一體、易于擴充功能的原則設(shè)計。 （2）PLC是一種以微處理技術(shù)為基礎(chǔ)，將控制處理規(guī)則存儲于存儲器中，應(yīng)用于以控制開關(guān)量為主或包括控制參量在內(nèi)的邏輯控制、機電運動控制或過程控制等工業(yè)控制領(lǐng)域的新型工業(yè)控制裝置。,儲能電池主要作用,1 獨立供電系統(tǒng)中儲能電池的主要作用是將風(fēng)大時的多余風(fēng)能儲存起來，填補風(fēng)小時的功率缺額。 2/因而要求蓄電池有良好的動態(tài)充放電性能、較高的效率、較長的使用壽命、較高的能量和功率密度。目前蓄電池的種類很多，但并非都適合用3/作為獨立供電系統(tǒng)中的儲能電源。通過蓄電池儲能系統(tǒng)的研究比較可以看出，鈦酸鋰電池是未來風(fēng)電蓄電池組合獨立電源系統(tǒng)中蓄電池最佳的選擇方案。,同步發(fā)電機,本實驗采用1個5Kw的帶同步電機發(fā)電負(fù)載的交流電動機負(fù)載。作發(fā)電機運行的同步電機。是一種最常用的交流發(fā)電機。由于同步發(fā)電機一般采用直流勵磁，當(dāng)其單機獨立運行時，通過調(diào)節(jié)勵磁電流，能方便地調(diào)節(jié)發(fā)電機的電壓。若并入電網(wǎng)運行，因電壓由電網(wǎng)決定，不能改變，此時調(diào)節(jié)勵磁電流的結(jié)果是調(diào)節(jié)了電機的功率因數(shù)和無功功率 發(fā)電機不接負(fù)載時，電樞電流為零，即為空載運行，不消耗電能。因此在同步發(fā)電機上另外接一個30kw的阻抗，即負(fù)載運行來消耗電能,系統(tǒng)中的能量平衡,其工作狀態(tài)基本可分為 （1）孤網(wǎng)充電（2）孤網(wǎng)發(fā)電（3）并網(wǎng)充電（4）并網(wǎng)發(fā)電 電源供電系統(tǒng)的基本運行控制原則為：在風(fēng)大時，風(fēng)能提供100%負(fù)荷能量，多余風(fēng)能給蓄電池充電，再多余的能量或是通過控制使風(fēng)機減少能量輸出，或是利用卸荷元件消耗多余能量； 風(fēng)小時，蓄電池和風(fēng)機聯(lián)合供電，蓄電池放電承擔(dān)部分負(fù)荷，電池能量快耗盡前投入柴油機給蓄電池充電； 無風(fēng)時，蓄電池單獨供電，必要時啟動柴油發(fā)電機聯(lián)合供電（柴油發(fā)電機作為備用電源時）。 特殊故障情況下（如PCS回路故障）由風(fēng)機和柴油發(fā)電機聯(lián)合供電，柴油發(fā)電機的調(diào)速系統(tǒng)和勵磁系統(tǒng)擔(dān)任系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)壓任務(wù)。,風(fēng)電-蓄電池組合系統(tǒng)接線示意圖,工作特色及其難點，擬采取的解決措施,工作特色： (1）通過PLC、WINCC組態(tài)軟件編程實現(xiàn)對風(fēng)電儲能供電系統(tǒng)進行實時控制。 （2）通過采集的到數(shù)據(jù)及分析可運用于實際風(fēng)電儲能供電系統(tǒng)的研究。 難點： （1）軟件的編程 （2）硬件電路設(shè)計 （3）系統(tǒng)的調(diào)試,擬采取的解決措施,（1）學(xué)習(xí)并掌握PLC工作原理，結(jié)構(gòu)特點，工程設(shè)計等有關(guān)知識，利用PLC實驗室提高編程能力。 （2）通過公司培訓(xùn)掌握MCGS組態(tài)軟件，提高設(shè)計監(jiān)控界面,建立數(shù)據(jù)庫和仿真調(diào)試的能力。 （3）在老師指導(dǎo)下，解決硬件設(shè)計、軟件調(diào)試、系統(tǒng)調(diào)試等問題。,論文工作量及預(yù)期進度,2012/12/12012/12/22：收集資料，確定設(shè)計系統(tǒng)總體方案，翻譯有關(guān)外文資料及閱讀技術(shù)文獻，撰寫開題報告 2012/12/222013/3/23：學(xué)習(xí)組態(tài)軟件進行控制器設(shè)計 2013/3/232013/4/31： 編寫相關(guān)軟件及調(diào)試 2013/4/152013/5/15： 系統(tǒng)總體連接調(diào)試 2013/5/12013/5/27： 撰寫畢業(yè)設(shè)計報告 2013/5/282013/6/8： 畢業(yè)設(shè)計