一、S7-300PLC在大型风力发电机控制系统中的应用（论文文献综述）
任阔[1]（2020）在《3MW风力发电机组偏航、变桨、温度控制系统设计》文中研究说明风能作为可再生能源的一种,其商业价值高、发展潜力大,并且清洁环保。考虑风的时变性,若采用常规的PID控制不仅需要建立精准的控制模型,而且无法改善系统运行的稳定性。故而引入F-PID控制来实现机组的最大运行效率。本文以3MW风力发电机组的控制系统作为主要研究对象,设计出F-PID控制器,以德国Beckhoff公司生产的CX1020嵌入式PC控制器为核心,组成了机组的PAC控制系统,完成整体设计需求。（1）首先介绍了风力发电机组的相关知识及应用,包括了偏航控制原理、变桨控制功率调节及温度控制系统等基础知识。（2）依据智能模糊控制原理,完成对偏航系统和变桨系统的模糊控制参数自整定的设计,并在MATLAB/simulink仿真中分别建立F-PID和常规控制PID模型,查验F-PID是否能改善机组性能,再把所设计好的程序送到PLC中调用,论证实验的可行性。（3）文章的最后一部分阐述了温度对风机控制系统造成的影响,并设计出变流系统、变桨系统的温度检测回路及控制回路,既能够保证控制系统运行在合理的温度环境下,又能为温控装置的检查与维护提供技术支撑。将F-PID仿真结果同常规PID控制仿真结果做对比得出:在偏航控制系统风向角度的变化中F-PID比常规PID反应速度快,超调量小,调节时间只需8s即可稳定。在变桨最大功率追踪仿真对比实验发现:当遇到大风速段时,F-PID相对常规PID控制更能快速有效的将功率维持在一个额定值附近。综合上述两者对比分析得出结论:在F-PID控制下的系统达到稳定不仅所需时间短,而且鲁棒性能强,因此可以广泛应用于风力发电机组自动控制系统设计中。
刘欣宜[2]（2018）在《风电机组实时智能控制系统设计与研究》文中进行了进一步梳理在全球能源紧缺、环境污染和气候变化等问题日益严峻的背景下,新能源技术得到了国际社会的高度重视。风力发电对于节约资源和保护环境的效益十分显着,与其他新能源发电技术相比具有较大竞争优势,而风电机组是风力发电技术中的关键性设备。风电场所处地区的自然环境及风电机组控制变量的随机性决定了风电系统是一个非线性系统,寻找保证风电机组在不同风况中输出功率稳定的控制方法是首要任务。因此,本论文提出了一种在风电控制系统中应用的实时智能控制方法。研究了模糊控制算法在风电机组变桨系统中的应用;并设计了基于PLC与Win CC软件的控制系统,实现了风电机组的实时监测与智能控制。本文主要研究内容有:（1）以2MW直驱式风力发电机组为研究对象,介绍了风电机组的工作原理,通过在MATLAB/Simulink软件中搭建风电机组数学模型,对影响风电机组输出功率的因素进行分析,得到了影响因素与输出功率间的变化趋势。（2）通过应用模糊控制理论,在MATLAB中的模糊（Fuzzy）工具箱中建立模糊控制算法,提出了一种应用PLC实现的变桨距系统模糊控制方法,实现了智能控制。（3）根据控制要求,选取S7-300型PLC控制器,在STEP7软件中进行了控制系统的程序设计,并在S7-PLCSIM仿真软件中实现了程序仿真调试。（4）在MALTAB软件中进行了数据仿真分析和处理,并在Win CC组态软件中进行监控界面设计。（5）利用OPC技术实现了可视化的数据交换、储存和分析,建立了实时控制系统。
贾晓娟[3]（2015）在《基于工业以太网的风力发电机组主控系统研发》文中认为随着全球经济的不断快速发展,因而导致资源供应越来越紧张,生态环保问题也变得更加突出,常规资源面临枯竭。风能是无污染、可循环利用的能源之一,所以风力发电是各项可再生能源中最具发展未来的发电方式。在风电技术的发展过程中,控制技术是其中最关键的,其重要性也表现的日益突出。因此深入研究风电机组的控制技术对于高效开发可利用能源和节约资源具有重大意义。文章在阅读大量的国内、外期刊论文资料,了解风电机组的内部结构和发电原理的基础上,主要的研究内容归纳如下:首先分析风电机组的空气动力学特性和机组结构,利用三维建模软件Pro/Engineer建立风电机组的各部分的物理模型,并在ANSYS中进行模态分析。然后重点介绍了定桨距控制技术和变桨距控制技术,并对两种控制方式的优缺点进行了详细比较,确定本次主控系统设计采用变桨距控制方式,并根据画出的流程图编写变桨距控制程序和偏航控制程序。在现场工业控制中,S7-200PLC控制能力有限,适用于局部控制,而对于复杂的工业现场,必须用S7-300PLC实现系统控制。文章提出单台风力发电机组用S7-200PLC控制,多台之间用S7-300PLC实现工业以太网互联的系统控制方法。并根据现有实验条件,在实验室搭建了S7-200/300PLC、伺服电机及上位机PC的试验平台,进行了单个PLC试验和多个PLC之间的以太网通讯试验。最后,通过在试验数据调试阶段传输的数据分析发现,本通信系统响应迅速、数据传送准确、能有效地实现系统控制的要求。
李星[4]（2015）在《风力发电机叶片故障预警系统研究》文中研究指明风力发电作为目前最成熟的新能源发电技术正受到越来越多的关注。风电叶片是风力发电机组吸收风能的关键部件,造价占整个机组的23%以上。大型风力发电机组工况复杂恶劣,叶片运行时,所受载荷不定,长期运行的叶片会出现不同程度的裂纹或过度变形,最终引起叶片断裂故障。叶片断裂未及时发现继续运行,将会给机组带来灾难性事故。本文的主要内容是通过对风力发电叶片的断裂机理及断裂方式进行分析和研究。利用有限元软件ANSYS对风电叶片进行模态分析,对比分析各阶模态,寻找叶片易断部位。提出了三种新型的叶片故障检测方法。设计一套叶片故障预警远程控制系统。试验验证了系统的可行性。本课题的主要研究成果包括:（1）调研了风力发电机组结构和叶片气动性能,并对风电叶片的断裂形式和机理进行分析和研究。总结了设备故障诊断与运行状态检测技术的发展进程。（2）利用翼型专用软件Profili、三维建模软件Solidworks、专业网格划分软件Hypermesh和ANSYS完成了叶片的三维建模及叶片的模态分析,得出叶片固有频率及六阶振型。根据六阶振型确定了叶片运行时所受气动力下的振动形式,得出叶片易发生断裂故障位置为叶尖三分之一处。（3）以设备故障诊断与运行状态检测技术为理论依据,提出三种新型风电叶片实时故障检测方法,分别为非接触式叶片故障检测法、叶片预埋介质检测法和针对易断部位叶片检测法。将GSM和无线通讯用于故障报警中,实现了无线通讯。（4）设计一套基于PLC控制单元的远程监控系统,该系统包括以PLC为控制单元的下位机,基于力控组态软件的监控上位机,利用RS485通讯方式实现风场中远程控制。
叶明星[5]（2015）在《风力发电机组状态监测与轴承故障诊断系统设计和实现》文中进行了进一步梳理风能是目前世界上最丰富的清洁能源之一，风力发电是风能最有效的转换形式。随着大型设备制造业、风电技术的不断发展，风力发电机组（风电机组）不断朝着大型化、海洋化的方向发展，安装数量也在逐年递增，截止到2013年全球总装机容量达到318.137GW。风电机组数量不断扩大的同时其故障和事故的发生率也在增加，由此导致严重的经济损失。功能良好的风力发电机组状态监测与故障诊断系统能够保证风电机组运行的稳定性，降低故障发生率和维护成本。论文从风力发电机组状态监测和轴承故障诊断系统方向展开研究。论文中设计的风力发电机组状态监测和轴承故障诊断系统采集能够反映其各部件运行状态的温度、转速、位移、振动信号，并智能识别故障和报警，因此需要硬件和软件两个部分来实现整套系统的运行。1、硬件部分包括传感器、数据采集器、服务器，主要完成数据采集的功能。2、软件部分包括具有强大数据处理功能的Matlab软件和组态软件WinCC以及网络通讯协议。对于Matlab数据处理，文中提出了一种小波包算法和改进组合神经网络模型作为轴承振动信号数据处理和故障诊断的核心算法。3、在WinCC软件开发平台上开发状态监测、故障诊断、故障报警、参数设置、过程值归档与报表打印功能。4、采用Profibus-DP现场通讯网络协议实现数据采集器与WinCC的实时通讯，采用OPC通讯技术上实现Matlab与WinCC的实时通讯。5、将该套系统应用于实验室小型模拟风力发电机组和齿轮箱轴承故障诊断实验。实验结果表明，该套系统能够较好地监测风力发电机组各部件的运行状态，对齿轮箱轴承故障具有较高的故障诊断正确率。本文设计的状态监测和轴承故障诊断系统实现了对风力发电机组的实时在线状态监测和轴承智能故障诊断。
蔡博[6]（2014）在《基于PLC的风力发电变桨控制系统的设计与研究》文中认为工业的跳跃式进步，使得煤炭、石油等不可再生能源被过度开采，不仅在使用过程中造成了对环境的污染，而且这些化石矿物分布的不均，也使世界各国为此频起争端。面对这样的窘境，开发清洁的、可再生能源代替，对解决这些问题有着重要的意义。而风能就是一种新型的、无污染能源，利用风能发电已经被全世界广泛提倡和推广。随着相关科学技术的不断进步，变桨风电机组这种通过调节桨距角保持机组输出功率稳定的发电方式逐渐成为了大型风电机组的主流，其相关的变桨控制技术也在不断地完善、进步。通过阅读大量国内外文献资料，研究风力发电机组及控制系统的基本结构和工作原理，对变桨控制系统的原理、结构、功能和工作流程进行了详细的分析，结合实际生产工艺要求，对市场上的主流变桨驱动装置进行了比较和选型，最终采用三桨叶独立电动变桨方式。由于PLC在工业控制领域应用广泛，拥有很多优势，且价格合理，综合各方面因素，本文选择西门子S7-300作为控制器。调节桨距角以保持机组输出功率最优是本文研究和设计控制系统的主要内容。通过分析风电机组的空气动力学特性，在此基础上设计了变桨控制系统在不同风速段时的控制策略，鉴于PID控制稳定性好、控制算法简单、响应速度快且能实现无差调节等特点，本文利用西门子STEP7下位软件，通过功率偏差及PID算法调节等相关程序块进行了控制程序编写。利用力控组态软件良好的兼容性，在上位机创建了变桨控制系统的操作监控画面，并完成了与下位机的通讯组态。通过调试，本文所设计的变桨控制系统能够在各种风速条件下，通过自动调节桨距角的大小，始终维持机组输出功率稳定。软、硬件都能够满足机组的控制要求，运行良好。调试过程中对DTU装置的尝试，也成功的摆脱了电缆的束缚，即使监控上位机远在异地，也可实时的监控机组运行。
叶明星,焦斌[7]（2014）在《风力发电机组状态监测和故障诊断系统的设计与实现》文中研究说明为实时监测风力发电机组的运行状态,提高故障诊断系统的智能化程度,设计了一套基于硬件数据采集系统结合Matlab、组态软件WinCC的风力发电机组实时在线监测和故障诊断系统。通过数据采集系统的硬件选择和连接,建立了数据采集器与Matlab、WinCC之间的实时通讯,并在Matlab中应用小波包和神经网络智能算法完成齿轮箱和发电机轴承数据处理,实现了故障诊断结果的实时显示。
王磊[8]（2013）在《直驱型风力发电机组中央控制系统设计》文中研究说明在众多可再生能源技术中，风电技术以绿色环保的优势发展迅速，但我国目前的控制系统通常是和风机设备一起从国外引进，其通用性和兼容性较差，所以对风力发电控制系统的研究显得尤为重要。通过阅读大量国内外文献和研究认为永磁同步发电机组具有结构简单、低价高效、可靠性高等优点是当下的热门机型，因此其在风力发电行业市场上占有了越来越多的份额，本文就以该机型为基础进行中央控制系统的创新设计。中央控制系统是整个风机控制系统的核心，它与风机的每个部件、每个系统都有密切的联系，其主要任务就是确保风机能准确控制、安全稳定的运行。风机大多数都在自然环境恶劣的地方工作、且无人看管，这就对中央控制系的可靠性和实用性提出了挑战，从目前的情况来看，现有的中央控制系统还没有完全实现这一目标，本文以提高中央控制系统的可靠性和实用性为出发点，主要完成主控制器的研究设计，并在实验硬件平台上实现，验证设计的可靠性和实用性。首先对风力发电机组控制系统的控制原理和系统结构进行说明，以风力发电机组的拓扑结构的确定为基础，制定了中央控制系统总体设计方案。根据风速和转速在不同情况下的变化，划分风机运行区域，进行区域控制管理，根据具体情况，确定中央控制系统的职能，制定出整个中央控制系统的控制策略。其次，根据总体设计方案和整个中央控制系统的控制策略，在MATLAB仿真软件Simulink环境下，对直驱型风力发电机组控制系统进行了一系列的建模分析，验证控制策略的可行性；研究最大风能捕获过程，通过仿真分析对比不同的方法，得出本系统的最大功率点跟踪算法。再次，对1.5兆瓦的直驱型风力发电机组中央控制系统的主控制器进行硬件及控制软件设计，给出了主控制器的控制框图和程序流程图；由于主控制器的控制任务和工作环境对硬件性能要求非常高，因此选用风机专用的巴赫曼PLC作为主控制器，并配合上位机显示控制功能实现硬件平台搭建。最后，在中央控制系统的硬件实验平台上，对风机中央控制系统主控制器进行了小功率原理性实验，对主控制器进行验证分析，建立主控制器与中央控制系统其他模块的通信控制，完成了小功率发电，实现了对风力发电机组发电过程的平稳控制，证明了中央控制系统的可靠性和实用性，达到了设计的目标。
赵韦仑[9]（2012）在《变速恒频风力发电机组监控系统的设计》文中研究指明全球气候变化和能源供应安全是当今世界面临的两大挑战,大力开发可再生能源是应对这两大挑战的重要途径。风力发电是目前主要的可大规模商业化应用的可再生能源。在风力发电中,变速恒频风力发电系统有着可大范围调节转速,使风能利用系数保持在最佳值,能吸收和存储阵风能量,减少阵风冲击对风力发电机产生的疲劳损坏,控制有功功率和无功功率等优点,越来越成为风力发电系统的趋势。本文以沈阳龙源望海寺风场1.5MW变速恒频发电机组机舱无线监控系统为研究背景,首先介绍了国内、外风力发电的概况,分析研究了变速恒频风力发电系统工作原理和变速恒频控制的理论基础,介绍了变桨距PLC控制策略,讨论了双馈异步发电机的矢量控制技术和背靠背双PWM变流技术。其次,根据系统对监控功能的要求,通过对机组控制系统的各个控制子单元的控制任务和控制流程的分析,采用西门子S7-200PLC对控制系统进行了硬件组态,包括主CPU、数字量模块、模拟量模块、温度模块和通信模块的选择。研究了采用模糊控制和PID相结合的变结构控制方法对风力发电机变桨系统进行控制,给出了硬件组成和关键的梯形图程序,实现了一种基于PLC的离线计算、在线查询的方法。使系统具有较好的鲁棒性,响应速度及跟踪性能有了较大的提升。最后根据风力发电机组分布范围广、机组数量大、要求能够实现无人值守等的特点,设计了风机机舱远程无线监控系统。该系统通过与GSM网络的连接实现远程监控。结合无线监控系统的特点,提出了实时数据无线监控系统的实现方案。详细阐明了无线监控系统的硬件和软件的实现过程。研制的终端系统可用于数据传输、数据采集、远程报警等多方面。系统的软硬件都实现了模块化,另外该系统可以嵌入到其它控制系统中进行应用。系统已在沈阳龙源望海寺风场1.5MW变速恒频发电机组现场得到应用,取得了良好的使用效果。
蒋新龙,王晨[10]（2011）在《浅析PLC在大型风力发电控制系统中的应用》文中指出在经济飞速发展的今天,能源的需求量也在逐渐的增大,风能作为一种清洁的能源具有广阔的发展前景。风力发电系统的不断改进和完善已成为各国科学家研究的重要对象,而基于PLC为主控制器的设计是未来风力发电的发展方向。本文主要介绍可编程控制器PLC作为大型风力发电系统中主控制器,其主要实现的功能,优越性以及其良好的发展前景。
二、S7-300PLC在大型风力发电机控制系统中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、S7-300PLC在大型风力发电机控制系统中的应用（论文提纲范文）
（1）3MW风力发电机组偏航、变桨、温度控制系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 课题研究近况 |
| 1.2.1 国外的发展 |
| 1.2.2 国内的发展 |
| 1.3 课题研究意义 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 风能理论知识与风机控制系统组成 |
| 2.1 风能理论知识 |
| 2.1.1 风向和风速 |
| 2.1.2 风能基础理论计算 |
| 2.1.3 贝兹理论及风能特性系数 |
| 2.2 风机控制系统结构组成 |
| 2.2.1 风轮与塔架构造 |
| 2.2.2 偏航控制系统及组成 |
| 2.2.3 变桨控制系统及组成 |
| 2.3 风机控制系统原理及PLC控制器选型 |
| 2.3.1 控制系统基本工作原理 |
| 2.3.2 GW82-3000 分析介绍 |
| 2.3.3 PLC控制器选型与模块介绍 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 偏航控制系统设计 |
| 3.1 偏航系统介绍 |
| 3.2 偏航控制模块 |
| 3.3 偏航Fuzzy-PID控制设计 |
| 3.3.1 设计方案 |
| 3.3.2 系统设计 |
| 3.3.3 F-PID控制器matlab/simulink仿真结果 |
| 3.4 通过PLC实现F-PID控制 |
| 3.4.1 TwinCAT2.0 编程软件简介 |
| 3.4.2 PLC控制系统软件架构设计 |
| 3.4.3 PLC调用Fuzzy控制 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 变桨控制系统设计 |
| 4.1 变桨距控制及功率调节 |
| 4.1.1 变桨距控制基本原理 |
| 4.1.2 功率调节原理 |
| 4.2 变桨控制系统电源及工况设计 |
| 4.2.1 变桨电源系统设计 |
| 4.2.2 工况设计 |
| 4.3 最优功率模糊控制器设计 |
| 4.3.1 功率控制 |
| 4.3.2 最优功率追踪F-PID设计 |
| 4.3.3 最优功率F-PID控制MATLAB仿真结果 |
| 4.4 PLC程序设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 温度控制系统设计 |
| 5.1 温度对风机元件的影响 |
| 5.1.1 高温对风机元件的影响 |
| 5.1.2 低温对风机元件的影响 |
| 5.2 温度检测部分 |
| 5.2.1 温度检测元件 |
| 5.2.2 温度检测回路 |
| 5.3 温度调节部分 |
| 5.3.1 温度调节元件 |
| 5.3.2 温度调节回路 |
| 5.4 温度控制部分 |
| 5.4.1 变流系统温度控制 |
| 5.4.2 变桨电机温度控制 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）风电机组实时智能控制系统设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状与发展趋势 |
| 1.2.1 风力发电国内外发展趋势 |
| 1.2.2 风电机组控制系统国内外研究现状 |
| 1.3 直驱式风电机组工作原理 |
| 1.4 论文主要研究内容及结构 |
| 第2章 风能理论及风电机组数学模型建立 |
| 2.1 风能的基本理论及其数学模型建立 |
| 2.1.1 基本风 |
| 2.1.2 阵风 |
| 2.1.3 渐变风 |
| 2.1.4 风速模型Simulink仿真 |
| 2.2 风力机的基本构成及其数学模型的建立 |
| 2.2.1 叶尖速比 |
| 2.2.2 风能利用系数 |
| 2.3 永磁同步发电机（PMSM）模型 |
| 2.3.1 PI速度控制器 |
| 2.3.2 坐标变换 |
| 2.3.3 PMSM模型仿真分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 直驱式风电机组变桨距控制算法设计 |
| 3.1 模糊控制基本理论 |
| 3.1.1 模糊化输入量 |
| 3.1.2 模糊控制规则 |
| 3.1.3 模糊推理及逆模糊过程 |
| 3.2 模糊控制器设计 |
| 3.2.1 模糊控制器结构及控制流程图 |
| 3.2.2 变桨距模型仿真分析 |
| 3.3 模糊控制算法在PLC中实现的一种方法 |
| 3.3.1 模糊控制器程序流程图 |
| 3.3.2 模糊控制在西门子PLC编程软件STEP7中的实现 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 风电机组控制系统设计 |
| 4.1 控制系统总体设计 |
| 4.1.1 设计要求 |
| 4.1.2 运行控制要求 |
| 4.1.3 总体结构 |
| 4.2 风电机组控制系统硬件结构设计 |
| 4.2.1 主控系统结构设计 |
| 4.2.2 偏航控制系统结构设计 |
| 4.2.3 变桨控制系统结构设计 |
| 4.3 风电机组控制系统软件实现 |
| 4.3.1 风电机组主控制程序设计 |
| 4.3.2 风电机组变桨系统程序设计 |
| 4.3.3 风电机组偏航系统程序设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 监控系统模拟 |
| 5.1 Win CC组件介绍 |
| 5.2 启动界面设计 |
| 5.3 模拟PLC运行 |
| 5.3.1 模拟PLC运行方法 |
| 5.3.2 监控界面设计 |
| 5.4 MATLAB模拟仿真 |
| 5.4.1 MATLAB与Win CC模拟仿真方法 |
| 5.4.2 数据交换监控界面设计 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 科研任务与主要成果 |
（3）基于工业以太网的风力发电机组主控系统研发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景 |
| 1.2 国内外风电发展现状 |
| 1.2.1 国外发展现状 |
| 1.2.2 国内发展现状 |
| 1.3 风力发电控制技术 |
| 1.3.1 风力发电理论基础 |
| 1.4 课题主要研究内容与章节安排 |
| 第2章 风力发电空气动力学原理及整机模型的建立 |
| 2.1 风力发电空气动力特性 |
| 2.1.1 风的动能 |
| 2.1.2 升力 |
| 2.1.3 风力机的特性系数 |
| 2.1.4 Betz动量理论 |
| 2.2 Pro/Engineer操作软件基础 |
| 2.3 风力发电机组模型的建立 |
| 2.3.1 叶片模型的建立 |
| 2.3.2 风轮模型的建立 |
| 2.3.3 机舱模型的建立 |
| 2.3.4 塔架模型的建立 |
| 2.3.5 机组整机模型的装配 |
| 2.4 基于ANSYS WORKBENCH的风机模态分析 |
| 2.4.1 ANSYS WORKBENCH简介 |
| 2.4.2 模态分析 |
| 2.5 风电机组的主要参数 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 风力发电机组的控制方式及主控制器确定 |
| 3.1 风力发电机控制技术 |
| 3.1.1 定桨距控制技术 |
| 3.1.2 变桨距控制技术 |
| 3.1.3 控制方式确定 |
| 3.2 可编程控制器 |
| 3.2.1 可编程控制器简介 |
| 3.2.2 SIMATIC S7系列PLC |
| 3.3 STEP7编程软件基础 |
| 3.4 硬件组成 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 风电机组的主控程序设计 |
| 4.1 变桨距控制 |
| 4.1.1 变桨距调节原理 |
| 4.1.2 变桨距控制程序 |
| 4.2 偏航控制 |
| 4.2.1 偏航控制原理 |
| 4.2.2 偏航程序 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 以太网技术及风力发电机组的通讯 |
| 5.1 以太网技术及TCP/IP协议 |
| 5.1.1 工业以太网技术 |
| 5.1.2 工业以太网与现场总线的比较 |
| 5.1.3 TCP/IP协议 |
| 5.2 系统结构 |
| 5.3 单个PLC程序调试 |
| 5.3.1 试验平台搭建 |
| 5.3.2 程序编写及调试 |
| 5.4 多个PLC之间以太网通讯 |
| 5.4.1 服务器端网络组态 |
| 5.4.2 客户端网络组态 |
| 5.5 程序编写 |
| 5.6 测试程序 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果 |
（4）风力发电机叶片故障预警系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景与研究意义 |
| 1.1.1 课题背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 设备故障诊断与运行状态检测技术发展现状及趋势 |
| 1.2.1 故障诊断技术自身的发展过程 |
| 1.2.2 旋转机械系统故障诊断主要方法 |
| 1.3 风力发电叶片故障诊断及运行状态监控技术的现状和发展趋势 |
| 1.4 本文主要研究内容及组织结构 |
| 2 风力发电叶片基本性能参数及常见故障分析 |
| 2.1 风力发电机概述 |
| 2.1.1 风力发电机种类 |
| 2.1.2 并网型风力发电机组结构 |
| 2.2 翼型几何参数 |
| 2.3 翼型性能分析 |
| 2.3.1 翼型空气动力学 |
| 2.3.2 翼型动力性能影响的主要因素 |
| 2.4 风力发电叶片常见故障分析 |
| 2.4.1 叶片运输与吊装造成的损伤 |
| 2.4.2 叶片运行环境引起叶片故障 |
| 2.4.3 叶片运行不当引发事故 |
| 2.4.4 叶片存在安全隐患运行引发故障 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 风力发电叶片模态分析 |
| 3.1 风力发电模态分析基本理论 |
| 3.1.1 模态分析理论 |
| 3.1.2 风电叶片固有频率的计算 |
| 3.2 基于Solidworks的风力发电叶片三维建模 |
| 3.2.1 基于Profili的叶片翼型数据提取 |
| 3.2.2 坐标几何变换 |
| 3.2.3 风力发电叶片三维实体模型 |
| 3.3 基于ANSYS的风力发电叶片模态分析 |
| 3.3.1 叶片网格划分 |
| 3.3.2 模态分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 风力发电叶片运行状态实时监测方法研究 |
| 4.1 风电叶片结构健康监测方法研究 |
| 4.2 现有风电叶片实时故障监测方法 |
| 4.2.1 基于加速度传感器的风机叶片故障监测方法 |
| 4.2.2 基于图像分析的风力发电叶片故障监测方法 |
| 4.2.3 基于声发射传感器的风力发电叶片故障监测方法 |
| 4.3 新型叶片故障预警方法提出 |
| 4.3.1 非接触式叶片故障检测方法 |
| 4.3.2 叶片预埋检测介质方法 |
| 4.3.3 针对叶片易断部位故障检测法 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于PLC的风力发电叶片实时监控故障预警系统设计 |
| 5.1 监控系统的配置概述 |
| 5.2 基于PLC的单机风电叶片实时监控故障预警系统下位机设计 |
| 5.2.1 单台风电叶片监控故障预警系统的PLC设计 |
| 5.2.2 单台风电叶片监控故障预警系统控制流程设计 |
| 5.2.3 基于STEP-7的单机监控系统控制程序编制 |
| 5.2.4 单台风电叶片监控故障预警系统电气设计 |
| 5.3 基于PLC的多台集中管理叶片监控故障预警系统下位机设计 |
| 5.3.1 西门子S7-300系列模块选型依据 |
| 5.3.2 多台集中管理叶片监控故障预警系统的PLC设计 |
| 5.3.3 多台集中管理叶片监控故障预警系统电气设计 |
| 5.4 基于PLC的风电叶片实时监控故障预警系统上位机设计 |
| 5.4.1 力控组态软件简介 |
| 5.4.2 基于力控组态软件的单机监控界面设计 |
| 5.4.3 基于力控组态软件的多台机组集中管理和监控界面设计 |
| 5.5 实现多台机组叶片故障监侧系统集中监控通讯 |
| 5.5.1 风力发电机组通讯方式概述 |
| 5.5.2 叶片故障监控系统通讯实现 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 本文主要工作 |
| 6.2 今后研究方向 |
| 7 参考文献 |
| 8 攻读硕士学位期间发表论文情况 |
| 9 致谢 |
| 附录 |
（5）风力发电机组状态监测与轴承故障诊断系统设计和实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 课题研究目的及意义 |
| 1.3 风力发电机组状态监测与故障诊断技术国内外研究现状 |
| 1.4 论文研究内容及章节安排 |
| 第二章 风力发电机组传动链轴承故障类型与故障机理分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 风力发电机组结构原理介绍 |
| 2.3 风力发电机组轴承故障类型分析 |
| 2.4 风力发电机组轴承故障机理分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 风力发电机组传动链轴承振动数据特征量提取 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 小波包消噪 |
| 3.2.1 小波变换原理 |
| 3.2.2 小波包消噪在轴承故障信号中应用 |
| 3.3 故障诊断特征量提取 |
| 3.3.1 时域特征量 |
| 3.3.2 频域特征量 |
| 3.3.3 小波包分解的节点能量分析 |
| 3.4 特征量组合及数据归一化 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于改进组合神经网络轴承故障诊断 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 神经网络理论 |
| 4.3 神经网络算法改进 |
| 4.4 改进组合神经网络模型构建 |
| 4.5 改进组合神经网络在轴承故障诊断中的应用 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 风力发电机组状态监测与轴承故障诊断系统设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 整体系统设计与构建 |
| 5.3 风力发电机组状态监测与轴承故障诊断系统硬件设计 |
| 5.3.1 传感器选择 |
| 5.3.2 风力发电机组传感器监测点确定及安装 |
| 5.3.3 数据采集器选择 |
| 5.4 风力发电机组状态监测与轴承故障诊断系统软件设计 |
| 5.4.1 基于 WinCC 的状态监测与轴承故障诊断系统人机界面设计 |
| 5.4.2 基于 OPC 的 Matlab 与 WinCC 通讯设计 |
| 5.4.3 基于 Profibus-DP 的 PLC 与 WinCC 通讯设计 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 风力发电机组状态监测与轴承故障诊断系统实现 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 风力发电机组实验平台 |
| 6.3 风力发电机组实时运行状态监测实现 |
| 6.3.1 实时温度监测和控制 |
| 6.3.2 实时偏航监测和控制 |
| 6.3.3 I/O 连接状态监测 |
| 6.3.4 实时动态趋势与历史状态趋势监测 |
| 6.4 风力发电机组故障诊断和故障报警实现 |
| 6.4.1 故障诊断与报警画面 |
| 6.4.2 振动信号时-频域波形分析 |
| 6.4.3 故障报警参数设置 |
| 6.5 过程值归档与报表打印实现 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
（6）基于PLC的风力发电变桨控制系统的设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 前言 |
| 1.1 风力发电研究的背景和意义 |
| 1.2 风力发电系统在国内外的应用及发展趋势 |
| 1.2.1 国外风力发电的应用及发展趋势 |
| 1.2.2 国内风力发电的应用及发展趋势 |
| 1.2.3 国内外在风力发电技术上的比较 |
| 1.3 未来的发展方向和策略 |
| 1.4 研究课题来源及内容 |
| 2 风力发电及控制系统概述 |
| 2.1 风力发电机组 |
| 2.1.1 风力发电机组类型 |
| 2.1.2 变桨风力发电机组结构 |
| 2.1.3 风力发电机运行原理 |
| 2.1.4 控制系统结构 |
| 2.1.5 控制系统功能 |
| 2.1.6 变桨控制系统的概述 |
| 2.2 变桨控制系统总体设计 |
| 2.2.1 变桨控制系统的设计要求 |
| 2.2.2 控制系统构成 |
| 2.2.3 变桨控制系统的系统结构 |
| 2.2.4 程序控制中 PID 调节的设计 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 基于 S7-300PLC 的风力发电变桨控制系统硬件设计 |
| 3.1 变桨系统设备选型 |
| 3.1.1 伺服电机及伺服系统的选型 |
| 3.1.2 编码器的选型 |
| 3.1.3 UPS 的选择 |
| 3.2 PLC 控制单元的组成和选型 |
| 3.2.1 CPU 模块 |
| 3.2.2 开关量模块 |
| 3.2.3 模拟量模块 |
| 3.2.4 定位模块 |
| 3.2.5 通讯模块 |
| 3.3 变桨控制系统的主要任务 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 变桨控制系统软件设计 |
| 4.1 变桨控制功能分析 |
| 4.1.1 控制参数 |
| 4.1.2 控制过程 |
| 4.2 控制程序 |
| 4.3 通讯协议 |
| 4.4 上位机软件界面开发 |
| 4.4.1 力控简介 |
| 4.4.2 界面设计与开发 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 系统运行测试结果 |
| 5.1 系统运行调试 |
| 5.2 运行结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（7）风力发电机组状态监测和故障诊断系统的设计与实现（论文提纲范文）
| 1 系统整体结构构建 |
| 2 硬件设计 |
| 2.1 传感器选择 |
| 2.2 数据采集器 |
| 3 系统实现 |
| 3.1 数据处理 |
| 3.2 通讯建立 |
| 3.3 故障显示 |
| 4 结语 |
（8）直驱型风力发电机组中央控制系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题的背景及意义 |
| 1.2 风力发电技术发展情况 |
| 1.2.1 风力发电国内外现状 |
| 1.2.2 风力发电面临的问题与解决的途径 |
| 1.3 风力发电机组中央控制系统现状 |
| 1.4 本文的主要内容 |
| 第2章 直驱型风力发电机组中央控制系统总体方案 |
| 2.1 风力机简介 |
| 2.2 风力发电系统结构 |
| 2.3 风能最大功率追踪（MPPT）原理及方法 |
| 2.3.1 最大功率跟踪控制原理 |
| 2.3.2 最大功率跟踪控制方法 |
| 2.4 中央控制系统总体方案 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 控制策略设计及仿真 |
| 3.1 中央控制系统整体控制策略 |
| 3.1.1 机组运行区域 |
| 3.1.2 整体控制方案 |
| 3.2 风速模型仿真 |
| 3.3 风力机建模与仿真 |
| 3.4 直驱永磁同步发电机建模 |
| 3.4.1 直驱永磁同步发电机的特点 |
| 3.4.2 直驱永磁同步发电机模型 |
| 3.5 风能最大功率追踪（MPPT）仿真 |
| 3.6 中央控制系统仿真分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 主控制器软硬件设计 |
| 4.1 主控制器硬件设计 |
| 4.1.1 Bachmann 风力发电控制器 |
| 4.1.2 主控制系统主要监控量的采集 |
| 4.1.3 系统结构 |
| 4.2 主控制器软件设计 |
| 4.2.1 中央控制系统软件总体架构 |
| 4.2.2 主控制器软件设计思路 |
| 4.3 其它主要系统软件设计 |
| 4.3.1 变桨距系统设计 |
| 4.3.2 偏航系统设计 |
| 4.3.3 变流系统设计 |
| 4.3.4 风力发电机组运行控制 |
| 4.4 主控制器可靠性和实用性设计 |
| 4.4.1 可靠性高的 PLC 系统 |
| 4.4.2 软件安全设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 样机研制及实验分析 |
| 5.1 实验平台搭建 |
| 5.2 实验硬件 |
| 5.2.1 主控制器 |
| 5.2.2 充放电系统 |
| 5.3 实验软件 |
| 5.3.1 主控制器系统总体架构 |
| 5.3.2 主控制器编程环境 |
| 5.3.3 主控制器软件实现 |
| 5.4 主控制器通讯协议 |
| 5.4.1 通讯协议 |
| 5.4.2 指令结构 |
| 5.4.3 指令分配 |
| 5.5 人机界面（触摸屏）设计 |
| 5.6 实验分析 |
| 5.6.1 自由口通讯实验 |
| 5.6.2 主控制器 PLC 通讯实验 |
| 5.6.3 主控制器 PLC 控制实验 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 实验样机接线图 |
| 附录B 主控制器通讯程序 |
| 致谢 |
（9）变速恒频风力发电机组监控系统的设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 风力发电技术的发展及风机的分类 |
| 1.2.1 风力发电技术的发展 |
| 1.2.2 风机的分类 |
| 1.3 风机监控系统的介绍 |
| 1.4 本文主要工作 |
| 第2章 风力发电机控制系统硬件设计 |
| 2.1 风力发电机组的构成 |
| 2.2 风力发电机组内部结构及功能 |
| 2.3 风机机舱控制系统 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 变速恒频风力发电机的模型及控制 |
| 3.1 双馈发电机工作原理 |
| 3.2 双馈异步发电机的矢量控制 |
| 3.2.1 等效物理模型 |
| 3.2.2 三相静止坐标系下电机数学模型的描述 |
| 3.2.3 双馈发电机矢量控制技术 |
| 3.2.4 背靠背双PWM变流电路 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 风力发电控制系统的软件设计 |
| 4.1 风力发电控制系统软件总体设计 |
| 4.1.1 风机机舱控制程序结构表 |
| 4.1.2 控制真值表 |
| 4.2 偏航控制系统设计 |
| 4.2.1 偏航控制系统的功能 |
| 4.2.2 偏航控制机构和驱动机构 |
| 4.2.3 风机偏航控制过程 |
| 4.3 变桨距系统基本原理 |
| 4.4 模糊与PID相结合变结构控制系统的设计 |
| 4.4.1 模糊控制器的分类 |
| 4.4.2 基本模糊控制器设计原理 |
| 4.4.3 模糊与PID相结合的控制思路 |
| 4.4.4 模糊控制表二维查表程序 |
| 4.4.5 实验结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 风机机舱远程无线监控系统的设计 |
| 5.1 风机运行安全保护内容 |
| 5.2 需检测的物理量 |
| 5.3 监控软件组态 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论和展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（10）浅析PLC在大型风力发电控制系统中的应用（论文提纲范文）
| 1. 引言 |
| 2. 风力发电概况 |
| 3. 控制系统的组成及其实现的功能 |
| 4. 以PLC作为控制系统的主控制器的优越性 |
| 5. 以PLC作为控制系统的主控制器的发展前景 |
| 6. 结束语 |
四、S7-300PLC在大型风力发电机控制系统中的应用（论文参考文献）
- [1]3MW风力发电机组偏航、变桨、温度控制系统设计[D]. 任阔. 沈阳理工大学, 2020(08)
- [2]风电机组实时智能控制系统设计与研究[D]. 刘欣宜. 河北工程大学, 2018(04)
- [3]基于工业以太网的风力发电机组主控系统研发[D]. 贾晓娟. 河北工程大学, 2015(06)
- [4]风力发电机叶片故障预警系统研究[D]. 李星. 天津科技大学, 2015(06)
- [5]风力发电机组状态监测与轴承故障诊断系统设计和实现[D]. 叶明星. 上海电机学院, 2015(11)
- [6]基于PLC的风力发电变桨控制系统的设计与研究[D]. 蔡博. 西安科技大学, 2014(03)
- [7]风力发电机组状态监测和故障诊断系统的设计与实现[J]. 叶明星,焦斌. 上海电机学院学报, 2014(02)
- [8]直驱型风力发电机组中央控制系统设计[D]. 王磊. 哈尔滨工程大学, 2013(04)
- [9]变速恒频风力发电机组监控系统的设计[D]. 赵韦仑. 东北大学, 2012(05)
- [10]浅析PLC在大型风力发电控制系统中的应用[J]. 蒋新龙,王晨. 信息与电脑(理论版), 2011(24)