風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)測與控制授課教案

2015年春教案課程：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)測與控制（第1周）授課教師執(zhí)行日期班級課題第一章、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)測與控制系統(tǒng)主要研究的內(nèi)容和方法日期月日月日月日月日月日月日月日月日月日星期3/10節(jié)次9-10教學(xué)目的使學(xué)生了解風(fēng)電機(jī)組監(jiān)測與控制系統(tǒng)的組成、研究內(nèi)容和技術(shù)特點(diǎn)。重點(diǎn)與難點(diǎn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電運(yùn)行原理與控制技術(shù)的關(guān)系人類的控制參數(shù)如何加入發(fā)電系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)控制教學(xué)手段建立和推導(dǎo)牛頓物理運(yùn)動方程，加入控制力求解微分方程，討論運(yùn)動軌跡方程，實(shí)現(xiàn)人類設(shè)計(jì)的控制目標(biāo)。課外作業(yè)求解線性系統(tǒng)微分方程，以2階系統(tǒng)為例進(jìn)行分析討論課后感兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組這個龐然大物是可以按我們的控制要求進(jìn)行控制的2015年春教案課程：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)測與控制（第1周）授課教師執(zhí)行日期班級0312405-8、22課題第一章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)測與控制歷史背景和系統(tǒng)組成日期月日月日月日月日月日月日月日月日月日星期3/12節(jié)次9-10教學(xué)目的了解風(fēng)電機(jī)組監(jiān)測與控制技術(shù)歷史背景及其的學(xué)習(xí)意義與目的，介紹7種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)的組成。重點(diǎn)與難點(diǎn)國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)目前達(dá)到的水平控制技術(shù)為什么是風(fēng)電發(fā)展的瓶頸，如何實(shí)現(xiàn)控制技術(shù)自主創(chuàng)新教學(xué)手段利用多媒體圖片和實(shí)物照片，使學(xué)生完全了解風(fēng)電機(jī)組測控系統(tǒng)組成課外作業(yè)分析討論7種電氣控制系統(tǒng)組成的特點(diǎn)，哪種電氣控制系統(tǒng)是我國風(fēng)電場發(fā)電常用的設(shè)備，有什么特點(diǎn)？為什么？課后感風(fēng)力發(fā)電機(jī)組這個龐然大物是用電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)發(fā)電的。2015年春季課程：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)測與控制（第2周）授課教師執(zhí)行日期班級0312405-8、22課題第二章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)測與控制要求日期月日月日月日月日月日月日月日月日月日星期3/17節(jié)次9-10教學(xué)目的了解失速、雙饋和直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)組監(jiān)測與控制設(shè)計(jì)的安全和技術(shù)要求，掌握風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣自動運(yùn)行控制的實(shí)現(xiàn)方法。重點(diǎn)與難點(diǎn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動運(yùn)行控制系統(tǒng)的組成風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)與安全系統(tǒng)的關(guān)系3、風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行控制原理與控制系統(tǒng)的關(guān)系，如何用計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)自動運(yùn)行控制。教學(xué)手段利用實(shí)驗(yàn)室風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)仿真平臺實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)物講解，使學(xué)生完全了解風(fēng)電機(jī)組自動運(yùn)行控制技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方法。課外作業(yè)1、描述電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，畫出電氣控制系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)和安全系統(tǒng)的組成，寫出它們之間的關(guān)系。2、風(fēng)電機(jī)組的幾種狀態(tài)定義是什么？他們之間的關(guān)系怎樣3、風(fēng)電機(jī)組自動運(yùn)行控制實(shí)現(xiàn)的步驟有哪些？課后感安全系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行的最后一道保護(hù)措施，顯然風(fēng)電機(jī)組倒機(jī)和起火，是安全系統(tǒng)不可靠造成。2015年春季課程：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)測與控制（第2周）授課教師執(zhí)行日期班級0312405-8、22課題第三章風(fēng)電機(jī)組特性分析日期月日月日月日月日月日月日月日月日月日星期3/19節(jié)次9-10教學(xué)目的了解風(fēng)電機(jī)組基本特性，分析其數(shù)學(xué)建模規(guī)律，學(xué)習(xí)風(fēng)電機(jī)組主要部件風(fēng)輪、傳動鏈、支撐結(jié)構(gòu)和電機(jī)變流器特性，分析和掌握這些部件對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出功率和電能質(zhì)量的影響。重點(diǎn)與難點(diǎn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)的數(shù)學(xué)建模，風(fēng)輪系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)的建模，3、變流器的輸出特性和交流-直流轉(zhuǎn)化原理教學(xué)手段利用工具軟件輸出風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型，使學(xué)生完全了解風(fēng)電機(jī)組各系統(tǒng)和政績的動態(tài)響應(yīng)特性；利用坎貝圖理解風(fēng)電機(jī)組震動的原因與機(jī)理。課外作業(yè)1練習(xí)操作GH-bladed軟件，實(shí)現(xiàn)機(jī)組建模和不同輸入條件下的風(fēng)電機(jī)組的動態(tài)響應(yīng)特性。2分析討論風(fēng)電機(jī)組傳動系統(tǒng)建模，進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)的建模，并求出系統(tǒng)的特征頻率，如何進(jìn)行控制？為什么？課后感風(fēng)力發(fā)電機(jī)組這個龐然大物的動態(tài)響應(yīng)是各部件按牛頓運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動的結(jié)果，由此看來電氣控制就是進(jìn)行各系統(tǒng)運(yùn)動軌跡的調(diào)節(jié)，如果設(shè)計(jì)運(yùn)行軌跡合理，那么按設(shè)計(jì)要求，控制實(shí)現(xiàn)發(fā)電就是完全可做得到的。2015年春季課程：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)測與控制（第3周）授課教師執(zhí)行日期班級0312405-8、22課題第三章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣控制電路日期月日月日月日月日月日月日月日月日月日星期3/24節(jié)次9-10教學(xué)目的了解風(fēng)電機(jī)組監(jiān)測與控制系統(tǒng)組成是由電氣電路和電氣件搭建完成的，掌握幾種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)的單元電路原理，學(xué)會讀圖，會分析實(shí)際的電路故障。重點(diǎn)與難點(diǎn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組4級安全鏈系統(tǒng)電路的應(yīng)用和設(shè)計(jì)復(fù)雜控制線路的讀圖與分析3、可編程控制器如何接入電路？如何實(shí)現(xiàn)控制機(jī)組自動運(yùn)行發(fā)電教學(xué)手段利用雙饋、直驅(qū)機(jī)型的典型控制系統(tǒng)電路圖的講解和實(shí)物照片，使學(xué)生基本了解風(fēng)電機(jī)組監(jiān)測與控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法課外作業(yè)以正、反轉(zhuǎn)電路為例，實(shí)現(xiàn)偏航電路的手動操作電路的設(shè)計(jì)。以實(shí)際電路為例進(jìn)行變距驅(qū)動電路的動作原理分析。課后感風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣控制電路原來就是控制邏輯的組合，實(shí)現(xiàn)控制就是多個控制邏輯共同作用的結(jié)果。2015年春季課程：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)測與控制（第3周）授課教師執(zhí)行日期班級0312405-8、22課題第二章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)技術(shù)日期月日月日月日月日月日月日月日月日月日星期3/26節(jié)次9-10教學(xué)目的了解失速、雙饋和直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)控制技術(shù)要求，掌握風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動運(yùn)行并網(wǎng)控制的實(shí)現(xiàn)方法。重點(diǎn)與難點(diǎn)1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)控制系統(tǒng)的組成，矢量控制技術(shù)的要點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)解耦的目的和意義。2、雙饋和全功率變流器實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)控制的方法與特點(diǎn)3、風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行控制原理與功率控制系統(tǒng)的關(guān)系，如何用計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的功率控制。教學(xué)手段利用實(shí)驗(yàn)室風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)仿真平臺實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)物講解，使學(xué)生完全了解風(fēng)電機(jī)組雙饋?zhàn)兯俸泐l發(fā)電控制原理和實(shí)現(xiàn)方法。課外作業(yè)1、描述風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，如何實(shí)現(xiàn)低電壓穿越控制？利用變速恒頻控制原理解釋如何進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組有功和無功的控制，寫出它們之間的關(guān)系式。2、風(fēng)電機(jī)組的幾種并網(wǎng)的方法是什么？它們之間的關(guān)系怎樣3、風(fēng)電機(jī)組自動并網(wǎng)運(yùn)行控制實(shí)現(xiàn)的步驟有哪些？課后感風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng)技術(shù)必須滿足電網(wǎng)的接入條件，國家電網(wǎng)風(fēng)電并網(wǎng)導(dǎo)則是我國風(fēng)電發(fā)展的制約條件，電網(wǎng)規(guī)模接納風(fēng)電遇到了技術(shù)瓶頸。2015年春季課程：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)測與控制（第4周）授課教師執(zhí)行日期班級0312405-8、22課題第四章規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的控制技術(shù)日期月日月日月日月日月日月日月日月日月日星期3/31節(jié)次9-10教學(xué)目的了解規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)接入的技術(shù)要求，掌握風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越和有功、無功控制的實(shí)現(xiàn)方法。重點(diǎn)與難點(diǎn)1、電網(wǎng)、風(fēng)電場和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組之間的關(guān)系？他們是如何連接起來的？2、風(fēng)電規(guī)模并網(wǎng)與電網(wǎng)安全運(yùn)行的關(guān)系？3、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電功率的功率因數(shù)如何控制，低電壓穿越功能的實(shí)現(xiàn)方法？雙饋?zhàn)兯?、失速定槳、全功率變速三種機(jī)型將怎樣實(shí)現(xiàn)穿越？教學(xué)手段利用實(shí)驗(yàn)室風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)仿真平臺實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)物講解，使學(xué)生完全了解風(fēng)電機(jī)組全功率和半功率變流控制技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方法。課外作業(yè)1、描述風(fēng)電電氣并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，畫出電氣系統(tǒng)圖、寫出風(fēng)電機(jī)組、風(fēng)場、電網(wǎng)它們之間的關(guān)系。2、風(fēng)電并網(wǎng)主要解決的問題是什么？3、風(fēng)電機(jī)組業(yè)主和電網(wǎng)都要做哪些工作？課后感規(guī)模風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)導(dǎo)致電網(wǎng)不能安全運(yùn)行，顯然智能電網(wǎng)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然產(chǎn)物。2015年春季課程：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)測與控制（第4周）授課教師執(zhí)行日期班級0312405-8、22課題第五章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制實(shí)現(xiàn)的基本方法日期月日月日月日月日月日月日月日月日月日星期4/2節(jié)次9-10教學(xué)目的了解變速恒頻風(fēng)電機(jī)組變速變距控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法，掌握幾種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的控制算法。重點(diǎn)與難點(diǎn)1、國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組核心控制器控制算法目前達(dá)到的水平；2、控制算法為什么是風(fēng)電發(fā)展的瓶頸，如何實(shí)現(xiàn)控制技術(shù)自主創(chuàng)新？教學(xué)手段利用編制的風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)軟件進(jìn)行課堂演示，使學(xué)生完全了解風(fēng)電機(jī)組控制算法實(shí)現(xiàn)的物理意義和完成控制算法的難度。課外作業(yè)分析討論P(yáng)LC組成控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，怎樣可以實(shí)現(xiàn)控制算法的模擬仿真，有什么特點(diǎn)？為什么？課后感風(fēng)力發(fā)電機(jī)組這個龐然大物就是可編程控制器在指揮他的運(yùn)動，控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行發(fā)電就是在進(jìn)行變距和變速控制。2015年春季課程：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)測與控制（第5周）授課教師執(zhí)行日期班級0312405-8、22課題第六章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制器設(shè)計(jì)日期月日月日月日月日月日月日月日月日月日星期4/7節(jié)次9-10教學(xué)目的了解風(fēng)電機(jī)組發(fā)電運(yùn)行控制原理，學(xué)會風(fēng)電機(jī)組的模型線性化，利用經(jīng)典的控制理論和方法進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行小范圍的控制器設(shè)計(jì)，進(jìn)行多個控制器設(shè)計(jì)組合，最后組成整個系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。重點(diǎn)與難點(diǎn)如何進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組的線性化模型的建立和獲取，控制器的參數(shù)為何每個工作點(diǎn)都不同，如何實(shí)現(xiàn)控制器設(shè)計(jì)技術(shù)自主創(chuàng)新？教學(xué)手段利用BLADE軟件進(jìn)行課堂演示，使學(xué)生完全了解風(fēng)電機(jī)組控制算法實(shí)現(xiàn)的方法。課外作業(yè)如何進(jìn)行控制器算法z變換？，PID和系統(tǒng)超前滯后校正、濾波器和查表法哪種算法更有效？都有什么特點(diǎn)？為什么？課后感控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是運(yùn)動軌跡的微量調(diào)節(jié)控制，達(dá)到的卻是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組宏觀的發(fā)電運(yùn)行，這就是量變到質(zhì)變的過程。2015年春季課程：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)測與控制（第5周）授課教師執(zhí)行日期班級0312405-8、22課題第六章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制器的實(shí)施日期月日月日月日月日月日月日月日月日月日星期4/9節(jié)次9-10教學(xué)目的了解風(fēng)電機(jī)組發(fā)電運(yùn)行控制原理，學(xué)會用blade軟件進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組的模型線性化、最佳葉尖速比控制、載荷計(jì)算和控制器外掛設(shè)計(jì)方法，掌握控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)模擬仿真的實(shí)現(xiàn)方法。重點(diǎn)與難點(diǎn)如何進(jìn)行用blade軟件進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)模擬仿真？教學(xué)手段利用利用BLADE軟件進(jìn)行課堂演示，使學(xué)生完全了解風(fēng)電機(jī)組發(fā)電運(yùn)行計(jì)算機(jī)軟件模擬仿真的方法。課外作業(yè)舉例進(jìn)行變速優(yōu)化控制器優(yōu)化系數(shù)的計(jì)算？變增益控制算法有什么特點(diǎn)？原理是什么？為什么是功率控制的法寶？課后感風(fēng)能轉(zhuǎn)化效率Cp決定了系統(tǒng)物理尺寸，超過了能量的極限風(fēng)力發(fā)電機(jī)組就會受到懲罰，這就是能量不滅的變化過程。2015年春季課程：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)測與控制（第6周）授課教師執(zhí)行日期班級0312405-8、22課題第七章控制系統(tǒng)的傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)日期月日月日月日月日月日月日月日月日月日星期4/14節(jié)次9-10教學(xué)目的了解風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)的傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，學(xué)會控制系統(tǒng)的測試技術(shù)，掌握傳感器的使用，并能進(jìn)行測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)。了解整個風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并能夠使用。重點(diǎn)與難點(diǎn)如何進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組的工作參數(shù)檢測，為何每個工作點(diǎn)都不同，如何進(jìn)行機(jī)組輸出功率特性的測試？教學(xué)手段利用實(shí)物傳感器對學(xué)生講解，使學(xué)生完全了解風(fēng)電機(jī)組傳感器的測試原理和使用方法。課外作業(yè)舉例利用編碼器進(jìn)行偏航位置的計(jì)算和紐攬傳感器的解纜位置計(jì)算。課后感傳感器是控制系統(tǒng)的眼睛和窗戶，它雖小但也是不能有故障呀。2015年春季課程：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)測與控制（第6周）授課教師執(zhí)行日期班