基于PLC的变速恒频双馈风力发电机组制动控制系统的研究

基于PLC的变速恒频双馈风力发电机组制动控制系统的研

究

摘要

变速恒频双馈风力发电技术是一种新型风力发电技术,是今后风力发电的必然趋势,在风力发电中制动控制是风力发电机组安全运行的重要环节，在风力发电机组发生故障或由于其他原因需要停机时，我们就需要根据机组发生的故障种类进行判断，并发出控制指令进行不同的制动控制进行停机，达到保护机组安全运行的目的。

本文以S7-300型PLC为核心控制器，通过传感器的选型、PLC硬件的选型、I/O口的确定、制动控制的编程，对整个系统设计。由于某些原因需要停机时发出信号给PLC，PLC发出指令给变频器和发电机进行脱网停机。

关键字：制动，PLC，传感器，编程

ABSTRACT

VSCF doubly fed wind power generation technology is a new wind power technology, wind power is the inevitable trend of the future ,In wind power generation wind turbine brake control is an important part of safe operation, the wind turbine failure or due to other reasons shutdown, we need to set the fault occurred Zhonglei under judge the instructions are sent to make different parking brake control to achieve the purpose of protection of the safe operation of unit.

In this paper, S7-300 type PLC as the core controller, through the selection of sensors, PLC hardware selection, I / O to determine population, brake control programming, the entire system. For some reason need to shutdown signal to the PLC, PLC to issue instructions to the inverter and the generator off network downtime.

Keywords: brake, PLC, sensor, program

目录

1 课题背景---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1

1.1 我国风力资源的状况--------------------------------------------------------------------------------------- 1

1.2 我国风电产业的发展与展望 ---------------------------------------------------------------------------- 2

1.3 变速恒频双馈风力发电的含义------------------------------------------------------------------------- 5

1.4 制动控制系统的意义--------------------------------------------------------------------------------------- 5

2 制动控制系统的结构------------------------------------------------------------------------------------------- 6

2.1 变速恒频双馈风力发电系统结构 --------------------------------------------------------------------- 6

2.2 制动控制系统结构与原理-------------------------------------------------------------------------------- 7

3 制动控制传感器的选型--------------------------------------------------------------------------------------- 8

3.1 传感器的介绍-------------------------------------------------------------------------------------------------- 8

3.2 传感器的型号选择与优点-------------------------------------------------------------------------------- 9

4 制动控制系统的PLC硬件设计 ------------------------------------------------------------------------ 11

4.1 PLC的概述 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 11

4.2 西门子S7-300选用依据-------------------------------------------------------------------------------- 14

4.3 模块的选型与硬件图------------------------------------------------------------------------------------- 15

5 制动控制系统的PLC软件设计 ------------------------------------------------------------------------ 18

5.1 控制系统中对PLC程序的具体要求 --------------------------------------------------------------- 18

5.2 I/O对照表 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 18

5.3 制动控制流程图 -------------------------------------------------------------------------------------------- 19

5.4 程序的具体实现 -------------------------------------------------------------------------------------------- 23

6 总结---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 28参考文献------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 29致谢 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 30

1 课题背景

1.1 我国风力资源的状况

风能的大小用风功率密度[1]（w/m2）来度量，它与空气密度和风速的立方成正比。我国的风能资源，据中国气象科学研究院对全国900多个气象站年平均风能功率密度的估算，10m高度层的总资源量为3226GW。假设其中1/10在技术上可供开发，并考虑风轮扫掠面积系数0.785，得出技术可开发资源量为253GW，主要分布在西北、东北和华北的草原和戈壁，以及东部和东南沿海及岛屿。我国东部沿海水深2～15m的近海海域，风能资源丰富，专家初步估计约为陆上风能资源的3倍，即750GW。

三北（东北、华北、西北）地区丰富带，风能功率密度在200～300w/m2以上，有的可达500w/m2以上，如阿拉山口、达坂城、辉腾锡勒、锡林浩特的灰腾梁等、可利用的小时数在5000小时以上，有的可达7000小时以上。这一风能丰富带的形成，主要是由于三北地区处于中高纬度的地理位置有关[2]。

沿海及其岛屿地丰富带。年有效风能功率密度在200w/m2以上，将风能功率密度线平行于海岸线，沿海岛屿风能功率密度在500w/m2以上如台山、平潭、东山、南鹿、大陈、嵊泗、南澳、马祖、马公、东沙等。可利用小时数约在7000-8000小时，这一地区特别是东南沿海，由海岸向内陆是丘陵连绵，所以风能丰富地区仅在海岸50km之内，再向内陆不但不是风能丰富区，反而成为全国最小风能区，风能功率密度仅50w/m2左右，基本上是风能不能利用的地区。

沿海风能丰富带，其形成的天气气候背景与三北地区基本相同，所不同的是海洋与大陆两种截然不同的物质所组成，二者的辐射与热力学过程都存在着明显的差异。大气与海洋间的能量交换大不相同。海洋温度变化慢，具有明显的热隋性，大陆温度变化快，具有明显的热敏感性，冬季海洋较大陆温暖，夏季较大陆凉爽，这种海陆温差的影响，在冬季每当冷空气到达海上时风速增大，再加上海洋表面平滑，摩擦力小，一般风速比大陆增大2-4m/s。

东南沿海又受台湾海峡的影响，每当冷空气南下到达时，由于狭管效应的结果使风速增大，这里是我国风能资源最佳的地区。

在沿海每年夏秋季节都可受到热带气旋的影响，当热带气旋风速达到8级（17.2m/s）以上时，称为台风。台风是一种直径1000km左右的圆形气旋，中心气压极低，台风中心0-30km范围内是台风眼，台风眼中天气较好，风速很小。在台风眼外壁天气最为恶劣，最大破坏风速就出现在这个范围内，所以一般只要不是在台风正面直接登陆的地区，风速一般小于10级（26m/s），它的影响平均有800~1000km的直经范围，每当台风登陆后我国沿海可以产生一次大风过程，而风速基本上在风力机切出风速范围之内。是一次满发电的好机会[3]。

登陆台风每年在我国有11个，而广东每年登陆台风最多为3.5次，海南次之2.1次，台湾1.9次，福建1.6次，广西、浙江、上海、江苏、山东、天津、辽宁合计仅1.7次，由此可见，台风影响的地区由南向北递减、对风能资源来说也是南大北小。由于台风登陆后中心气压升高极快，再加上东南沿海东北~西南走向的山脉重叠，所以形成的大风仅在距海岸几十公里内。风能功率密度由300w/m2锐减到100w/m2以下。

综观上述，冬春季的冷空气、夏秋的台风，都能影响到沿海及其岛屿。相对内陆来说这里形成了我国风能丰富带。由于台湾海峡的狭管效应的影响，东南沿海及其岛屿是我国风能最佳丰富区。我国有海岸线18000多公里，岛屿6000多个，这里是风能大有开发利用的前景的地区[4]。

内陆风能丰富地区，在两个风能丰富带之外，风能功率密度一般在100w/m2以下，可以利用小时数3000小时以下。但是在一些地区由于湖泊和特殊地形的影响，风能也较丰富，如鄱阳湖附近较周围地区风能就大，湖南衡山、安徽的黄山、云南太华山等也较平地风能为大。但是这些只限于很小范围之内，不像两大带那样大的面积，特别是三北地区面积更大。

青藏高原海拔4000m以上，这里的风速比较大，但空气密度小，如在4000m的空气密度大致为地面的67%，也就是说，同样是8m/s的风速，在平原上风能功率密度为313.6w/m2，而在4000m只为209.9w/m2，而这里年平风速在3~5m/s，所以风能仍属一般地区。

1.2 我国风电产业的发展与展望

1．2．1我国风电产业发展现状

(1）发展速度“风驰电掣”，装机容量连续翻番

作为新能源产业中最成熟的发电细分产业，风电行业正在以惊人的速度增长。全球风能理事会（GWEC）日前公布的年度数据显示，2008年，全球风电的增长速度远远高于过去十年内的平均增长，达到28.8%。其中，新增的风电装机量达2700万千瓦，同比增长36%。而中国更是连续三年实现新增装机容量翻番，并首次突破了千万千瓦大关。2008年，中国风电机组今年新增装机容量达到719.22万千瓦，累计装机达到1324.22万千瓦，新增装机容量增长率达到118.9%[5]。

图1-1 1995－2008年中国风电装机容量及其增长情况

(2）完整的风电产业链基本形成，但发展不平衡

风力发电产业链总体上分为风电设备制造和风电运营两个环节，其中风电设备制造又可细分为风机零部件制造和风机整机制造，风电运营从风电场投资开始，按照运营模式的不同分为并网和离网两种，并网风力发电以运营商为主体构建整个体系，离网风力发电以销售商为主体构建整个体系，风力发电产业链如下图所示。总体上风机零部件及整机制造处于初创期向成长期的过渡阶段，风电运营处于成长期。

图1-2 风力发电产业链结构图

在风电设备产业中，风电整机制造业环节逐步形成了日益多元化的企业主体。我国形成了大型国有工业企业、股份制企业和民营企业、外资企业（含中外合资企业）三分天下的的风电设备制造业多元化主体。在国内新增市场中，内资企业生产的风电机组产品所占的市场份额也不断上升，从2005年的29%，到2006年的41%，2007 年首次超过了50%。

风机零部件制造环节，发电机、叶片、齿轮箱的产业化发展进程较好，这也是国产化率最高的几种主要部件。但是，随着国内整机企业数量的增加，研发进度的加快，上述部件的产能将会成为整机企业发展的瓶颈。鉴于零部件供应不能满足整机制造的需

要，在目前的生产能力基础上，各零部件制造企业都在积极扩大产能。

(3）围绕风电设备制造和风电场建设，形成多个风电产业集群

风电设备制造方面，除了原来的金风科技、浙江运达加大投入、迅速扩张之外，上海电气、东方汽轮机、华锐风电（原大连重工集团）、中国船舶以及通用电气、维斯塔斯、歌美飒、苏司兰、西门子等一批国内外大型制造业和投资商纷纷进入中国风电制造业市场，还有一批中小型制造企业正在成长，依托良好的研发基础，表现出较强的发展实力，如南车、湘电集团等。以这些设备制造商为中心，形成了新疆、河北、浙江、上海、湖南等产业集群。

风电场方面，风能分布比较丰富的省、市、自治区主要有内蒙古、新疆、河北、吉林、辽宁、黑龙江、山东、江苏、福建和广东等。2008年起，国家将陆续在内蒙古、甘肃、新疆、河北和江苏等风能资源丰富地区，开展了６个千万千瓦级风电基地的规划和建设工作，其中甘肃酒泉作为我国第一个千万千瓦级风电基地已经开工建设[6]。

1．2．2 我国风电产业发展展望

(1）近期看，产业仍会保持快速增长

中国风电2008年已经突破1000万千瓦，国家制定的2020年风电装机3000 万千瓦的目标，有可能在2011年实现。业内人士普遍认为，2020年中国风电装机的最保守估计是8000万千瓦，一般估计是1亿千瓦，乐观的估计为1.2亿千瓦。中国风电装备制造业的情况可能更加乐观。根据可再生能源专业委员会的判断，2012年中国风电装备制造能力将达到1000万～1500万千瓦，除了满足中国风电市场的需求之外，还有可能成为世界主要的风电装备制造基地，开始向美国、欧洲等地区出口，成为新的国内产业出口力量[7]。

(2）中长期看，新能源产业振兴规划、智能电网计划等因素将保证产业持续发展2008年开始的全球金融危机将促使国家加大风电产业的发展，继汽车、信息产业等十大产业振兴规划先后出台后，新能源产业振兴规划即将破茧而出。据悉，规划将对新能源发展指标作重大调整，在新能源产业的各子行业中，风电产业成为未来的发展重点。对风电产业而言，新能源产业振兴规划推出的最大受益者，将是风电产业链的上下游两端，包括风电设备制造商和风电场运营商。在政策扶持下，未来风电的市场空间将不断扩大，为风电设备制造商提供了更广阔的盈利和发展空间。而随着更多的风电厂商参与到市场中，风电整机市场将出现群雄逐鹿的局面，少数优势企业将脱颖成为业内龙头。

另一方面，国家电网公司5月份向社会公布了“智能电网”发展计划，根据该计划，智能电网发展在我国将分为三个阶段逐步推进，到2020年，可全面建成统一的“坚强智能电网”。由于智能电网便于风电等新能源并网发电，风力发电受制于电网调度的瓶颈有望打破，所以该计划堪称风能等新能源发展的一大“利好”。一旦智能电网建成，国家将通过政策鼓励家庭和企业安装小型高效的可再生能源发电设备，并支持消费者购买或出售绿色电力。也就是说，智能电网可供风能等及时接入电网，介入过程还可以自

行控制。

1.3 变速恒频双馈风力发电的含义

并网型恒速恒频风力发电系统是上世纪80年代和90年代初的经典风力发电系统，具有结构与控制简单、性能可靠的优点。在这种风力发电系统中，风力机采用定桨距失速控制或主动失速控制，大容量的机组主要是采用主动失速控制。发电机主要采用三相异步发电机，也可采用同步发电机。其主要缺点是对风能的利用率不高，而且当风速突变时，会在主轴、发电机和齿轮箱等部件上产生很大的机械应力。

变速恒频双馈风力发电技术是一种新型风力发电技术，其主要优点在于风轮以变速运行，通过调节发电机转子电流的大小、频率和相位，从而实现转速的调节，可在很宽的风速范围内保持近乎恒定的最佳叶尖速比，进而实现追求风能最大转换效率；同时又可以采用一定的控制策略灵活调节系统的有功、无功功率，抑制谐波，减少损耗，提高系统效率，变速恒频双馈风力发电技术将是今后风力发电的必然趋势[8]。

1.4 制动控制系统的意义

变速恒频双馈风力发电机组制动控制系统是风力发电机组电控系统的重要组成部分，制动控制系统是风力发电机组安全运行的重要环节，在风力发电机组发生故障或由于其他原因需要停机时，控制器根据机组发生的故障种类进行判断，并发出控制指令进行不同的制动控制进行停机，达到保护机组安全运行的目的。

2 制动控制系统的结构

2.1 变速恒频双馈风力发电系统结构

系统由风力机、齿轮箱、双馈异步发电机、双PWM 变换器组成。交流励磁双馈发电机定子绕组直接接入工频电网，转子绕组由一台频率、电压可调的低频交流励磁变频器供给三相低频励磁电流，不论风速如何改变，当电机的转速变化时，利用变频器相应地调节输入转子的励磁电流频率以改变转子磁势的旋转速度，使转子磁势相对于定子的转速始终是同步速，定子感应电势频率即可保持恒定。风力机吸收的风能，通过发电机的定子和转子侧输送到电网，当发电机处于超同步速（s<0）和亚同步速（s>0）的时候，转子侧能量流向的方向相反[9]。 双馈异步发电机

ASG AC DC DC

AC 电网

齿轮箱双PWM 变换器直流母线电容定子

转子

s<0

s>0

s<0s>0P m

P s P r P r 风力机

图2-1 变速恒频双馈风力发电系统结构图

一般来说，大型双馈变速恒频风力发电机组由底座、塔筒、机舱、轮毂以及叶片组成，机舱内主要包括齿轮箱、发电机、偏航驱动单元、液压系统，冷却系统、并网控制单元、变桨控制系统、电控系统，风力发电变换器系统、蓄电池等，是风力发电机组最重要的部分；轮毂内则主要为变桨驱动单元。

图2-2 双馈型风力发电机组机舱内部结构示意图

在运行时，气流对叶片产生力矩使得轮毂旋转，通过变速齿轮箱增速之后带动发电

机旋转发电。同时，风机主控制系统实时监控风速变化以及发电机状态，控制发电机励磁并网发电[10]。

2.2 制动控制系统结构与原理

在风力发电机组发生故障或由于其他原因需要停机时，我们根据故障的原因进行判断，PLC 发出不同的控制指令进行不同方式的停机，达到保护机组安全运行的目的。

整个结构可分为：故障原因分析、变浆系统变浆、PLC 控制停机、传感器检测转速、变换器进行发电机变频器的脱网。

图2-3 制动控制系统结构

制动控制功能包括暂停，一般停机和紧急停机三种方式。我们将对每种停机方式进行设计。

我们先对故障原因进行分析，选用何种制动方式，然后进行变浆系统的变浆，PLC 发出指令进行停机，当电机转速小于规定值时进行发电机和变频器的脱网。

PLC 控制停机 发电机和变频器脱网

故障原因分析 变浆系统变浆 传感器检测转速

3 制动控制传感器的选型

3.1 传感器的介绍

3．1．1传感器的定义

国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节[11]。

3．1．2传感器的作用

人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。

新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。

在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。

在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到 cm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到 s的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁砀等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。

传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。

由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，

达到与其重要地位相称的新水平[12]。

传感器按照不同的要求分类极广，其中霍尔传感器就是一种。

3.2 传感器的型号选择与优点

3.2.1 霍尔传感器工作原理

霍尔转速传感器的主要工作原理是霍尔效应，也就是当转动的金属部件通过霍尔传感器的磁场时会引起电势的变化，通过对电势的测量就可以得到被测量对象的转速值。霍尔转速传感器的主要组成部分是传感头和齿圈，而传感头又是由霍尔元件、永磁体和电子电路组成的。

3.2.2 霍尔传感器的优势

霍尔转速传感器的应用优势主要有三个，一是霍尔转速传感器的输出信号不会受到转速值的影响，二是霍尔转速传感器的频率相应高，三是霍尔转速传感器对电磁波的抗干扰能力强，因此霍尔转速传感器多应用在控制系统的转速检测中。

同时，霍尔转速传感器的稳定性好，抗外界干扰能力强，如抗错误的干扰信号等，因此不易因环境的因素而产生误差。霍尔转速传感器的测量频率范围宽，远远高于电磁感应式无源传感器。另外，霍尔转速传感器在防护措施有效的情况下，可以不受电子、电气环境影响。

霍尔转速传感器的，测量结果精确稳定，输出信号可靠，可以放油、防潮，并且能在温度较高的环境中工作，普通霍尔转速传感器的工作温度可以达到100℃。霍尔转速传感器的安装简单，使用方便，能实现远距离传输。

3.2.3 HAL-506霍尔传感器

HAL-506霍尔转速传感器是一种小型封闭式传感器，具有性能稳定、功耗小、抗干扰能力强、使用温度范围宽等优点。其原理是当磁力线穿过传感器上感应元件时产生霍尔电势经过霍尔芯片的放大整形后，成电信号供二次仪表使用。使用时，只要在旋转物体上粘一块小磁钢，传感器固定在离磁钢一定距离内，对准磁钢S极即可进行测量。

表3-1 技术特点

测量范围0.5Hz~45KHz

输出方式低电平有效，驱动能力不小于15mA

输出信号波形：矩形波

幅值高电平接近供电电源，低电平≤0.5V

供电电源（4.5~24）VDC，（12~18）V最值

每转脉冲数与贴的磁片数量一致

检测距离≤4mm

表3-2 正常工作条件 温度

-20℃~+80℃ 相对湿度

不大于85% 大气压力

86KPa~106KPa

周围无爆炸性、腐蚀性气体

表3-3 外形及开孔尺寸 总长

L+21.9（不包括输出导线） 外螺纹

M12×1 螺纹有效长度

L ，L=50，75，100mm 输出导线 2m

图3-1 HAL-56霍尔传感器

3.2.4 电机转速转换为十进制数的计算方法

设K 为电机转速与电流的比值，X 为电流，Y 为电机转速。

转速传感器测量范围为30-6107.2?rpm ，输出为4-20MA 的电流信号，则有

K=4

2030107.26--?=51069.1? （3-1） 每改变一个电机转速都有对应的一个电流信号

X=430+-K

Y （3-2） 因为20MA 在PLC 模拟输入对应的十进制数为27648，所以每一个电流信号都有一个十进制数与之对应。

4 制动控制系统的PLC硬件设计

4.1 PLC的概述

4.1.1 PLC的基本概念

可编程控制器是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，融自动化技术，计算机技术，通信技术为一体的新型工业控制装置。目前，PLC已被广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中，成为一个重要、最普及、应用场合最多的工业控制装置，被公认为是现代工业自动化的三大支柱(PLC、机器人、CAD/CAM)之一[13]。

国际电工委员会（IEC）于1987年颁布了可编程控制器标准草案第三稿，该草案中对可编程控制器定义如下：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备都应按易于与工业系统联成一个整体易于扩充其功能的原则来设计。

4.1.2 PLC的产生与发展

在制造业和过程工业中，除了以模拟量为被控对象的反馈控制外，还存在着大量的以开关量（数字量）为主的逻辑控制，这一点在以改变几何形状和机械性能为特性的制造业中显得尤为突出。它要求控制系统按照逻辑条件和一定的顺序、时序产生控制动作，并能够对来自现场的大量开关量、脉冲、计时、计数以及模拟量的越限报警等信号进行监视和处理。在早期这些电路由继电气电路来实现的，继电气电路的缺点是体积庞大，故障频率高、功耗大、不易维护、不易改造和升级等。

1986年，美国通用汽车公司（GM）鉴于传统的继电器控制系统的一系列缺点，提出了研发新型控制器的设想，总结出新型控制器应具备的10项指标，并公开在社会招标，10项指标是：

1)编程方便，可在现场修改程序。

2)维护方便，最好是插件式。

3)可靠性高于继电器控制柜。

4)体积小于继电器控制柜。

5)可将数据直接送入管理计算机。

6)在成本上可与继电气控制柜竞争。

7)输入为交流115V。

8)输出为交流115V/2A以上，能直接驱动电磁阀、接触器等。

9)在扩展时原有系统改变最少。

10）用户程序存储器至少可扩展到4KB。

美国数字设备公司(DEC)根据这10项指标，于1969年研制出第一台控制器，型号为PDP-14，它的开创性意义在于引入了程序控制功能，为计算机技术在工业控制领域的应用开辟了新的空间[14]。

到了20世纪70年代，PLC技术已经进入成熟期。推动PLC发展的动力主要来自于两方面：首先是企业对高性能、高可靠性自动控制系统的客观需求和追求。其次，大规模及超大规模集成电路技术的飞速发展，以及微处理器性能的不断提高，为PLC技术的发展奠定了基础并开拓的空间。这两个因素的结合，使得当今的PLC控制器已经在性能上大大超过了前述的10个指标。

现在,PLC控制器的程序存储容量多以MB为单位，随着超大规模集成电路技术的发展，随着微处理器的性能大幅提高，指令执行速度达到微秒级，从而大大提高了PLC的数据处理能力。高档的PLC可以进行复杂的浮点数运算，并增加了许多特殊功能。此外，PLC的通信功能和远程I/O能力也非常强大，可以组建成分布式网络系统。

4.1.3 模块式PLC的基本结构

S7-300属于模块式PLC，主要有机架、CPU模块、信号模块、功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成，各种模块安装在机架上。通过CPU模块或通信模块上的通信接口，PLC被连接到通信网络上，可以与计算机，其他PLC或其他设备通信。

1）CPU模块

CPU模块主要由微处理器（CPU芯片）和存储器组成。在PLC控制系统中，CPU模块相当于人的大脑和心脏，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出;存储器用来储存程序和数据。S7-300将CPU模块简称为CPU（5V）。

2）信号模块

输入和输出模块简称为I/O模块，开关量输入、输出模块简称为DI模块和DO模块，模拟量输入、输出模块简称为AI模块和AO模块，他们统称为信号模块，简称为SM。信号模块是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场设备和CPU模块的桥梁。

3）功能模块

为了增强PLC的功能，扩大其应用领域，减轻CPU的负担，PLC厂家开发了各种功能模块（简称为FM）。它主要用于完成某些对实时性和存储容量要求很高的控制任务。

4）接口模块

CPU模块所在机架称为中央机架，如果一个机架不能容纳全部模块，可以增设一个或多个机架。接口模块（简称IM）用来实现中央机架与扩展机架之间的通信，有的接口模块还可以为扩展机架供电。

5）通信处理器

通信处理器（简称CP ）用于PLC 之间，PLC 与远程I/O 之间、PLC 与计算机和其他智能设备之间的通信，可以将S7-300介入工业以太网、MPI 、PROFIBUS-DP 和AS-i ，或者用于实现点对点通信等。CPU 模块集成有MPI 通信接口，有的CPU 模块还集成了其他通信接口。

6）电源模块

PLC 一般使用AC 220V 电源或者DC 24V 电源，电源模块（简称PS ）用于将输入电压转换为稳定的DC 24V 电压，供其他模块和输出模块的负载使用。

7）编程设备

S7-300一般使用安装了编程软件STEP 7的个人计算机作为编程设备，可以生成和编辑各种文本程序和图形程序，实现不同编程语言之间的相互转换。程序被编译后下载到PLC ，也可以将PLC 上的程序传到计算机。程序可以存盘或打印，通过网络可以实现远程编辑和传送。编程软件还有对网络和硬件组态、参数设置、监控和故障诊断等功能。

图4-1 PLC 控制系统示意图

4.1.4 PLC 的特点

1）编辑方法简单易学

2）功能强、性能价格比高

3）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强

4）可靠性高，抗干扰能力强

5）系统的设计、安装、调试工作量少

6)维修工作量小，维修方便

7)体积小，能耗低

4.1.5 PLC 的应用领域 CPU 模块通信接口 电源模块

接口模块 输出模块 输入模

块 其他设备 其他PLC 计算机

扩展机架 通信网络 按钮

选择开关

限位开关

电源 接触器 电磁阀 指示灯 电源

1）开关量逻辑控制

2）运动控制

3）闭环过程控制

4）数据处理

5）通信联网

4.2 西门子S7-300选用依据

本系统采用的是西门子的S7-300，其实S7-200也可以实现制动控制的功能。S7-200我们是所学过的，为了多学点知识老师给我们选用了S7-300， S7-300当下比较流行，能实现功能更加强大的控制要求，被广泛运用于自动化领域中。对我们今后的工作会有一定帮助[15]。

S7-300是模块化的中小型PLC，适用于中等性能的控制要求。品种繁多的CPU模块、信号模块和功能模块能满足各种领域的自动控制任务，用户可以根据系统的具体情况选择合适的模块，维修时更换模块也很方便。

S7-300的每个CPU都有一个编程用的RS-485接口，使用西门子的MPI（多点接口）通信协议。有的CPU还带有集成的现场总线PROFIBUS-DP接口或PtP（点对点）串行通信接口。S7-300不需要附加任何硬件、软件和编程，就可以建立一个MPI网络，使用CPU集成的PROFIBUS-DP借口或通信处理器，S7-300可以作DP网络上的主站或从站。

功能最强的CPU CPU 319-3PN/DP的RAM存储容量为1400KB，可以插入8MB微存储卡（MMC），有8192B个存储器位，2048个S7定时器和2048个S7计时器，数字量输入输出最大为65536点，模拟量最大通道为4096个。

S7-300有很高的电磁兼容性和抗振动抗冲击能力。恶劣环境下SI-PLUS S7-300的环境温度为-25～70°C。有更强的耐动性和耐污染性能。

通过系统功能和系统功能快的调用，用户可以使用集成在操作系统内的程序，从而显著地减少所需要的用户存储器容量，他们可以用于中断处理、出错处理、幅值和处理数据等。

S7-300有350多条指令，其编程软件STEP7功能强大，可以使用多种编程语言，3种编程语言之间可以相互转换。STEP7用软件工具来为所用的模块和网络设置参数。

CPU用智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件（例如超时、模块更换等）。S7-300有看门狗中断、过程报警、日期时间中断和定时中断功能。

S7-300已将HMI（人机接口）服务集成到操作系统内，大大减少了人机对话的编程要求。S7-300按指定的刷新速度自动地将数据传送给SIMATIC人机界面[[16]。

4.3 模块的选型与硬件图

4.3.1 S7-300模块选型

根据控制系统的要求，进行S7-300模块的具体配置。

CPU的确定：CPU 313C[17]

1）带集成数字量和模拟量输入/ 输出的紧凑型CPU

2）满足对处理能力和响应时间要求较高的场合。

3）带有与过程相关的功能。

CPU运行需要微存储卡

CPU 313C 安装有：

1)微处理器

处理器处理每个二进制指令的时间达到 100 - 200 ns

2)扩展存储器

64 KB 高速 RAM (相当于大约 21 K 的指令) 用于执行相关的程序部分，为用户程序提供充分的空间；

微存储卡（最大8 MB）作为程序的装载存储器，也允许在 CPU 中保存项目（包括完整符号和注解）。

3)灵活的扩展能力

多达 31 个模块，（4排结构）

4)多点接口 MPI;

内置 MPI 接口可以最多同时建立 8 个与 S7-300/400 或与 PG、PC、OP 的连接。在这些连接中，始终分别为 PG 和 OP 各保留一个连接。通过“全局数据通讯”，MPI 可以用来建立最多16个CPU组成的简单网络。

5)内置输入/输出;

24个数字量输入 (所有输入可以用作报警处理) 和16个数字量输出以及4和模拟量输入和2个模拟量输出,用于测量电流/电压信号；以及1个附加输入用于测量温度。

图4-2 CPU 313C模块

电源模块的确定：PS 307电源模块

1）为S7-300/ET 200M提供电源

2）将120/230伏交流电压转变到所需要的24伏直流工作电压

3）输出电流2安、5安或10安

电源模块安装在DIN导轨上(插槽1)，紧靠在CPU或IM 361 (扩展机架上) 的左侧。使用电源连接器 (已包括) 连接到的CPU或IM 361上。模块的前面板上有：1）电源输出指示器用一个LED指示24伏直流输出

2）线电压选择开关一个带有保护罩的开关可用来选择120伏交流或230伏

交流线电压

3）24伏直流的on/off开关。前面板上还有由盖板保护着的

4）连接端子线电源电缆，输出电源电缆和保护接地可连接到这些端子上负载

电源也可采用下列适配器安装在35mm的DIN标准导轨上 (EN 50022)

5）PS 307-1B和PS 307-1E各有一个适配器

6）PS 307-1K有两个适配器

图4-3 PS 307电源模块

4.3.2 硬件图

因为CPU 313C自带数字量与模拟量I/O口，所以不需要再添加数字量与模拟量模块。

输入包括I0.0的启动开关、传感器输入，输出有变浆系统、制动系统、发电机和变频器。通过CPU 313C来控制。

图4-4 接线端口图

变速恒频双馈风力发电机的主要优点和基本原理

变速恒频双馈风力发电机的原理和优点研究 变速恒频发电技术 变速恒频发电技术是一种新型风力发电技术，其主要优点在于风轮以变速运行。这一调速系统和变桨距调节技术环节结合起来，就构成了变速恒频风力发电系统。其调节方法是：起动时通过调节桨距控制发电机转速；并网后在额定风速以下，调节发电机的转矩使转速跟随风速变化，保持最佳叶尖速比以获得最大风能；在额定风速以上，采用失速与桨距双重调节、减少桨距调节的频繁动作，限制风力机获取的能量，保证发电机功率输出的稳定性和良好的动态特性，提高传动系统的柔性。上述方式目前被公认为最优化的调节方式，也是未来风电技术发展的主要方向。其主要优点是可大范围调节转速，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、机械应力和转矩脉动，延长机组寿命，减小噪声；还可控制有功功率和无功功率，改善电能质量。尽管变速系统与恒速系统相比，风电转换装置中的电力电子部分比较复杂和昂贵，但成本在大型风力发电机组中所占比例并不大，因而大力发展变速恒频技术将是今后风力发电的必然趋势。 目前，采用变速恒频技术的风力发电机组，由于采用不同类型的发电机，并辅之相关的电力电子变流装置，配合发电机进行功率控制，就构成了形式多样的变速恒频风力发电系统。主要有以下几类：鼠笼型异步发电机变速恒频风力发电系统、绕线式异步发电机变速恒频风力发电系统、同步发电机变速恒频风力发电系统、双馈发电机变速恒频风力发电系统。其中，由双馈发电机构成的变速恒频控制方案是在转子电路实现的，采用双馈发电方式，突破了机电系统必须严格同步运行的传统观念，使原动机转速不受发电机输出频率限制，而发电机输出电压和电流的频率、幅值和相位也不受转子速度和瞬时位置的影响，变机电系统之间的刚性连接为柔性连接。基于诸多优点，由双馈发电机构成的变速恒频风力发电系统已经成为目前国际上风力发电方面的研究热点和必然的发展趋势。

电控自动变速器实验教案

实验一自动变速器拆装 一、实验目的与要求 1 、了解FR 车自动变速器和FF 车自动变速器的结构及工作情况。 2 、掌握自动变速器控制系统和变矩器、行星齿轮机构的基本结构和工作原理。 3 、掌握自动变速器的正确拆装顺序及调整方法。 二、实验设备及工、量具 1 、FR 车自动变速器和FF 车自动变速器2-4 套（液压控制、电子控制各二套），确保每套/4-6 人。 2 、变矩器、行星齿轮机构若干套。 3 、拆装工作台若干张。 4 、举升器、常用、专用工具若干套。 三、分组人数 每组人数4~6 人 四、实验步骤及操作方法 1 、A-240L 和A-340E 型自动变速器总成的拆卸 2 、装备与调整 3 、液力变矩器和传动板的检查 1 ）检查导轮单向离合器 2 ）测量传动板的径向跳动和起动齿圈

3 ）测量液力变矩器油泵驱动套管的偏摆量 五、实验报告 1 、自动变速器由哪几个部分组成？ 2 、液力变矩器是如何工作的？ 3 、简述辛普森行星齿轮系统的工作原理？ 4 、叙述丰田A-340E 自动变速器各档位的传动路线。

实验二自动变速器性能台架试验 一、实验目的与要求 1 、对自动变速箱维修组装后进行性能检测及分析实验。 二、实验设备及工、量具 1 、ATC---3 型自动变速器试验台架及专用拆装工具 2 、拆装工作台若干张。 三、分组人数 每组人数8 －－10 人 四、实验步骤及操作方法 1 ）将夹持器安装在变速箱的输入轴上。 2 ）将扭力杆插入翻转架中的连接套筒中。将翻转架装在变速箱大前壳上，保证与变速箱输入轴同心。 3 ）将翻转架装在试验台上，并插入止动销。 4 ）将前驱输出轴夹具装在变速箱的大八字齿轮的内座圈上，然后在夹具后部装上输出传感器和松紧带。 5 ）检查试验台输出油压是否正常。 6 ）将试验台的主油压输出管接在变速箱的主油压测试口上，减压输出管接在变速箱的速控油压测试口上 7 ）打开变速箱的油底壳，在油底壳的外部挂上挡油罩。 8 ）P ，N 档位的测试。 9 ）R 档位的测试。

风力机检测期末考试题

1.风力发电机组如何对叶片进行防雷保护 通过安装在叶尖上的雷电接收器并借助于叶尖扰流器作为传导系统来实现。 2.风力发电机组如何进行防雷保护 ①桨叶上安装雷电接收器并借助叶尖扰流器传导。电刷和低速轴制动盘连接着叶轮和机舱底座。电刷将电流不经主轴承转移到机舱底座 ②机舱底座通过电刷与塔架相连，塔架与地面控制柜通过电缆与埋入基础的接地系统相连，使电流接地。无与机舱底座项链的部件可与接地电缆相连。在机舱体后部安装避雷针，高度在风速风向仪之上。传动系统采用绝缘联轴器，发电机外壳接地，齿轮箱外壳不接地。 ③塔筒直径大于3米，从地基引出至少3根引出接入塔筒。动力系统地电缆通过该扁钢接入电网 3.定桨距风力发电机组调整桨叶安装角的依据是什么 在一定范围内，桨叶节距角越小，气流对桨叶的失速点越高，其最大输出功率也越高 4.风力发电机组的主要温度监测点有哪些 1）齿轮油温及高速轴承温度 2）发电机绕组及其轴承温度 3）主轴承温度 4）发电机驱动器（交流器、软并网装置、变桨驱动器等）温度 5）控制器环境温度 5.风力发电机组的工作状态包括哪几种 运行状态、暂停状态、停机状态、紧急停机状态 6.列举5种风电场有功控制模式 限值模式、调整模式、斜率控制模式。差值模式和调频模式 7.风力发电机组的特性主要包括哪几方面 风力机特性、传动系统特性、发电机特性、变流器特性变距系统特性和偏航系统特性 8.风力发电机组的润滑对象主要有哪些 变桨轴承、主轴、发电机轴承、偏航轴承 9.变速恒频风力发电机组的基本控制目标是什么 在额定风速以下运行时尽可能提高能量转换效率，在额定风速之上时变桨控制可有效调节风机吸收的能量，同时控制叶轮上的载荷以限定在安全设计值以内 1）减小传动链的转矩峰值 2）通过动态阻尼来一直传动链振动 3）避免过量的变桨动作和发电机转矩调节 4）通过控制风电机组塔架的振动尽量减小塔架基础的负载 5）避免轮毂和叶片的突变负载 10.风力发电机组的传动轴系包括哪三大部分 1）低速转动的主轴、主轴承以及轴承座 2）增速齿轮箱以及弹性支撑 3）高速联轴器、发电机及其弹性支撑 11.风力发电机组上，振动分析的传感器主要用于哪些部件的状态监测 齿轮箱的齿轮和轴承、发电机轴承和主轴承的运行状态 12.电动变桨系统为什么要配备后备电源？后备电源有哪些类型？

变速箱性能试验台开题报告

毕业设计（论文）开题报告 题目变速箱性能试验台机械部分的设计 学号姓名指导教师姓名 一·课题的意义和目的 随着社会的发展，汽车已经进入了千家万户，成为人们出行的很便利的交通工具。使人们的出行不再麻烦，使人们相当依赖的交通工具。而变速器作为汽车的一部分，控制着汽车行驶时在各种路况时的车速，可以说变速器的性能直接作为这辆汽车好坏的评价汽车。工业的百年历史中，肯定没有任何一个时代的变速器技术能比得上今天那么深入民心和丰富多彩，我们也几乎能断言，在下一个百年，变速器技术对人们购车的影响肯定也比不上我们这个时代，因此我们研究汽车变速器性能的试验是十分必要的。 变速器功用改变传动比，满足不同行驶条件对牵引力的需要，使发动机尽量工作有利的工况下，满足可能的行驶速度要求。实现倒车行驶，用来满足汽车倒退行驶的需要。中断动力传递，在发动机起动，怠速运转，汽车换档或需要停车进行动力输出时，中断向驱动轮的动力传递。 这次我的毕业设计是变速箱的性能试验，目前变速箱设计工作中许多计算都需经过试验来验证，以判断设计的新产品在性能等方面是否达到预期结果，并找出薄弱环节，作为改进设计的依据，对于已定型并投入成批生产的产品，在生产过程中也要通过实验来保证产品的质量。因此变速箱的产品性能试验是一项十分重要的工作。 通过这次毕业设计我希望自己能够在老师的领导下在这方面更加巩固自己的知识，对变速箱有更深一步的了解，也将自己大学四年来所学的知识运用到当中，为将来自己的工作打下坚实的基础。 二·国内外研究的历史和现状 变速箱是汽车中的一个重要总成。变速箱性能试验是汽车机械式变速器台架试验的重要项目，在汽车的试验设备中具有重要地位。目前国外关于汽车变速箱性能方面的试验是比较先进的，对其性能进行了较详细的实验研究，各种性能试验的设备和器材也读领先了中国不少，相比于中国外国的起步比较早，各种试验的标准比中国的标准都比较高。 中国变速箱性能的相关试验产业起步晚、基础差、参与国际实力较弱无疑，然而经过近几年国内自主研发的积累、积极开展国际合作、吸收并消化国外先进技术，培养了一批

变速箱开式试验台设计

变速箱开式试验台设计 摘要 变速器是现代汽车的一个主要装备,其性能直接影响到汽车的动力性、燃油经济性及驾驶性能等. 研究自动变速器与发动机的联合工作特性,需要对自动变速器的性能进行台架试。 本文从整体上论述了汽车变速箱性能检测系统的测试原理和设计方案，并从硬件和软件两方面详细阐述了汽车变速箱性能检测系统的组成。介绍了汽车变速器系统综合试验台的主要构成与种类, 着重在机械硬件方面去分析研究开放式及封闭式汽车变速器系统综合试验台的主要结构、特点及工作原理。 本论文研究的目的、意义：我国汽车工业正处于发展和提升时期，变速器在汽车上开始大量装备，这对其设计制造、性能检测与维修提出了迫切要求。目前国产变速器测试设备多为手动、测试精度低、响应速度慢；进口设备，价格较高，集中在少数企业和地区，这种状况无法满足汽车制造及维修行业的需求。为开发具有自主知识产权的、适合我国国情的变速器检测备，提出本研究课题。 关键词：变速器, 试验台, 结构, 分析

D E S I G N O F T H E O P E N I N G T R A N S M I S S I O N TEST-BED ABSTRACT The transmission is a main device of modern cars. Its performance directly affects tractate performance, fuel economy and convenient operation of vehicles, etc. Its characteristics must be tested with the test - bed to study the characteristics of the cooperating performance of the engine and the transmission. This paper discuss the test theory and design project of a test System for the performance of Transmission test-bed，and describe the makeup of the system from hardware and software. This paper introduces the main components and types of the comprehensive testing beds for vehicle transmission system with focus on mechanical hardware, the author analyses their main structures, features, and working principle of the open and closed comprehensive testing beds for vehicle transmission system. Motive and meaning of the research: In our country automobile industry positive be placed in shape time，Transmission beginning equipped on a lot of motors，this situation Inevitably press for its design, test, repair. Present domestic Transmission Test-bed mostly turning by hand, test accuracy is low , respond speed is slow;the import equipment price is higher ,concentrate in the minority. This condition can not satisfy the demand of automobile production and maintenance enterprise. In order to develop the Transmission Test-bed which have independence intelligent property right, we propose this research lesson. KEY WORD：transmission, testing bed, structure, analysis

汽车机械式自动变速器AMT总成技术条件和台架试验方法征求

《汽车机械式自动变速器（AMT）总成技术条件和台架试验方法》 (征求意见稿）编制说明 1 工作简况 1.1 任务来源 本标准根据工业和信息化部下达的2016年第三批行业标准制修订计划进行制定。项目编号为2016-1453T-QC，项目名称为《汽车机械式自动变速器（AMT）总成技术条件和台架试验方法》。 1.2 主要起草单位和工作组成员 主要起草单位：陕西法士特汽车传动集团有限责任公司、重庆青山工业有限责任公司、上海汽车变速器有限公司、郑州宇通客车股份有限公司、綦江齿轮传动有限公司、北奔重型汽车集团有限公司、哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司、北京北齿有限公司、格特拉克（江西）传动系统有限公司。 工作组成员：严鉴铂、刘义、聂幸福、许明中、杨小辉、廖兴阳、陈中伟、罗光涛、吕学渊、姚书涛、邵明武、钟海生。 1.3 主要工作过程 标准计划下达后，标准起草牵头单位陕西法士特汽车传动集团有限责任公司立即根据全国汽车标准化技术委员会和变速器分技术委员会要求，组建了以陕西法士特汽车传动集团有限责任公司牵头，重庆青山工业有限责任公司、上海汽车变速器有限公司、郑州宇通客车股份有限公司、綦江齿轮传动有限公司、北奔重型汽车集团有限公司、哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司、北京北齿有限公司、格特拉克（江西）传动系统有限公司参与的标准起草小组。 2015年9月，确认标准工作组各单位相关人员，成立标准工作组。在标准项目启动会议上，对标准制定工作计划进行了讨论，会议决定： 1）陕西法士特汽车传动集团有限责任公司严鉴铂董事长为项目总负责、刘义副总经理为技术总负责、科技处张慧处长为起草小组组长、全面协调标准起草工作，相关专业专家担任标准起草人。 2）成员单位：负责协助完成标准相关资料收集、进行相关的验证试验、以及标准相关文件的校审工作。 会议结束后，按会议讨论结果，向变速器分标委秘书处提交了标准制定计划。 2015年10月，编制标准草案，递交标准草案、申报项目的情况说明、行业标准项目建议书。 2015年11月，法士特公司召开内部评审会，对标准草案进行评审。 2015年12月-2016年1月，根据内部评审会要求，修改完善标准文本。 2016年9月，参加标准项目立项答辩并通过。 2017年2月，将标准草案稿发送给工作组成员单位进行内部意见征集，汇总形成意见表。 2017年3月，对工作组内部征集意见进行答复，并根据采纳的意见完善标准文本。 2017年4月，召开《汽车机械式自动变速器（AMT）总成技术条件和台架试验方法》汽车行业标准研讨会，会议首先对工作组讨论稿的技术条款进行讨论。随后，对工作组内部征集的意见进行逐条确认。 会议结束后，按照研讨会讨论结果，修改完善标准文本，与编制说明、征求意见表（工作组内部）、会议纪要等文件提交至汽标委变速器分委会秘书处。 2017年5月-2017年7月，根据研讨会要求修改完善标准并进行相关试验验证。 2 标准编制原则和主要内容 2.1 标准编制原则 标准编写格式按照GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》的要求和规定。 标准主要内容和技术要求，结合当前机械式自动变速器（AMT）的国际、国内行业发展水平和整车要求，按国内领先、国际通行水平的原则确定。 本标准在制定过程中应充分考虑汽车行业实施本标准的技术能力和可操作性，同时考虑国内相关机构依据本标准对该产品进行监督和检验的能力。

变速器的试验台方案

项目号：TS-E-TP-00-2006-04/12-2 变速箱总成交检试验台 投 标 书 公司 二○○六年九月

一、项目编号和名称 项目编号：TS-E-TP-00-2006-04/12-2 项目名称：变速器交验试验台 二、项目主要内容和目标 1．测试台适用零部件范围 本试验设备可满足对汽车变速箱总成装配下线产品的检验需求。2．主要测试项目 本试验设备可满足对汽车变速箱总成的如表1所示的交检试验项目。 表1 汽车变速箱总成交检试验项目 3．主要技术指标 （1）精度指标 ①转速稳定性误差≤0.3% ②扭矩稳定性误差≤0.5%

③正常自动循环时间≤3 min （2）各档速比 （3）试验台结构要求美观，可操作性和可维修性强，电控柜通风效果良好。（4）实验台面板布局应美观、指示全面、容易操作；屏幕画面随不同操作步骤自动切换，且要求布局美观、指示清楚，具有防止误操作功能。 （5）部分关键元器件的型号 ①电器：PLC采用日本三菱原装产品或原装欧姆龙产品或西门子产品，工控机采用研华产品，电机采用国外知名品牌，变频调速装置采用ABB公司产品，按钮采用合泉产品或施耐得产品，其它部分关键件采用进口件。 ②液压系统采用台湾北部精机产品或北京力士乐产品。 ③能源：配制所有动力线、油管及相应装备。 ④提供平面布置方案图、夹具图、夹具明细表、维护使用手册、电气原理接线图、PLC梯形图、液压原理管路图、设备的详细技术资料各三套、CAD光盘一套随机提供可保证设备两年两班连续运转的机械、电气易损件一套及价格清单，并有保修及售后服务条款。 4．试验台的总体功能和结构要求 （1）总体功能要求 该交检试验台通过对输入端电机的转速和加速度的控制、输入端电磁离合器的控制、输出端电机驱动和断电等部件的协调控制,模拟汽车驱动换档过程的实际车况，在这种模拟实际车况的条件下完成表1所示的检验项目。 （2）总体结构形式

变速恒频风力发电机组的无功功率极限

变速恒频风力发电机组的无功功率极限 申洪，王伟胜，戴慧珠 （中国电力科学研究院，北京100085） 摘 要：根据变速恒频风电机组的工作原理，建立了变速恒频风电机组的稳态数学模型，该模型考虑了风力机、双馈电机及其转速控制的稳态特性。在此模型的基础上，提出了计算变速恒频风电机组无功功率极限的方法，并对一变速恒频风电机组进行了计算分析，验证了所提方法的可行性。 关键词：变速恒频风电机；双馈电机；无功功率极限 1 引言 近年来世界风力发电发展迅速，风电装机容量平均每年以高于20%的速度增长。截止到2002年底，全世界风力发电装机容量约为31128MW，其中我国风电装机容量达468.42MW。目前，兆瓦级风力发电机组已逐渐取代600kW级的机组，成为国际上风力发电机市场的主力机型，风电机组正向着大型化、变桨距和变速恒频的方向不断发展和完善。 虽然变速恒频风电机组与固定转速的风电机组相比在性能上有较大改善，但由于风速变化的随机性，变速恒频风电机组的并网运行对电力系统而言仍然是一种波动的冲击功率，因而必须对这种风电机组的并网运行特性进行研究。变速恒频风电机组的发电机采用双馈感应电机，文献[1]~[3]对它的稳态模型进行了研究，建立了基于与定子磁场同步旋转的dq坐标系的数学模型。因为双馈发电机的转速和定子侧的无功功率都可以调节，所以转速控制规律和无功功率控制规律对变速恒频风电机组的稳态特性也有很大的影响。文献[1]、[2]介绍了转速控制和无功功率控制的基本思想，其中转速控制的目标是使风力机的功率系数最优，而无功功率控制则根据其接入的电力系统的实际运行方式可以设定为功率因数恒定或端电压恒定两种控制方式。 风电机组发出的有功功率主要取决于风速的大小，而无功功率则取决于风电机组的无功控制方案。一般风电场位于偏远地区，电网结构薄弱，当无功功率控制的设定值达到风电机组的无功功率极限时，一方面转子绕组发热将导致风电机组停机，另一方面由于不能向系统中提供或吸收足够的无功功率，将导致端电压降低或升高，严重时将导致系统电压失稳。因而研究变速恒频风电机组的无功功率极限是很有必要的。文献[4]对此问题进行了一定的研究，但它只讨论了发电机定子绕组中有功功率和无功功率的稳态运行域问题，并没有解决整个风电机组注入系统的有功功率和无功功率的稳态运行域问题。另外，该文献没有考虑转速控制规律的影响。

浅谈金风风力发电机组的振动

浅谈金风风力发电机组的振动 姓名：张玉博 入职时间：2013年5月 部门：哈密总装厂

目录 摘要: (2) 一、引言 (3) 二、状态监测与故障诊断 (4) （一）、振动监测方式 (4) （二）、国内外发展现状 (4) （三）、振动故障诊断 (4) 三、金风风力发电机组振动故障案例 (6) （一）、石碑山A0701机组 (6) （二）、石碑山B1004机组 (7) 四、金风风力发电机组减振措施与保护 (8) （一）、对中概念 (8) （二）、造成不对中的原因 (8) （三）、不对中对风机的影响 (9) （四）、金风风力发电机组的减振措施 (9) （五）、独立于系统的硬件保护 (11) 五、小结 (11) 参考文献 (12)

浅谈金风风力发电机组的振动 摘要: 振动是自然界和工程界常见的现象。振动的消极方面是：影响仪器设备功能，降低机械设备的工作精度，加剧构件磨损，甚至引起结构疲劳破坏；振动的积极方面是：有许多需利用振动的设备和工艺（如振动传输、振动研磨、振动沉桩等）。振动分析的基本任务是讨论系统的激励（即输入，指系统的外来扰动，又称干扰）、响应（即输出，指系统受激励后的反应）和系统动态特性（或物理参数）三者之间的关系。20世纪60年代以后，计算机和振动测试技术的重大进展，为综合利用分析、实验和计算方法解决振动问题开拓了广阔的前景。 风力发电机组中减少振动很重要的一个举措就是对中。金风风力发电机组为了减少振动带来的消极影响，做了许多积极措施。从S43/600Kw机组的机械对中到S48/750Kw的激光对中等都有了质的飞跃。 关键词： 振动；振动分析；对中

变速箱试验台

汽车变速箱性能检测系统设计与实现 李冰锋1，2陈书宏1 （⒈中国科学院沈阳自动化研究所，沈阳 110016 ; 2. 中国科学院研究生院，北京 100039） 摘要：本文从整体上论述了汽车变速箱性能检测系统的测试原理和设计方案，并从硬件和软件两方面详细阐述了汽车变速箱性能检测系统的组成。现场总线的采用，使本系统的结构更加简单，实施更加方便。实践证明，该方法是可行的，可靠的。 关键词：变速箱；可编程控制器；CC-Link；触摸屏 The Design and Implementation of a Test System for the Performance of Automobile Gearbox Li Bing Feng1,2 Chen Shu Hong 1 (⒈Shenyang Institution of Automation Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016 ; ⒉Graduate School Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039 ) Abstract: This paper discusses the test theory and design project of a test system for the performance of automobile gearbox, and describes the makeup of the system from hardware and software. The use of fieldbus makes the system simpler and more convenient. It is proved that this approach is practicable and reliable in practice. Key words:Automobile-gearbox;PLC;CC-Link;Touch screen 中图分类号: TP273 文献标识码: A 1、前言 变速箱以其传动力矩大、传动比固定、结构紧凑等优点，成为汽车的关键传动部件之一。其操作性、传动性和安全性的好坏将直接影响到汽车的整体性能。因此，在变速箱总装完成之后，必须对其进行系统全面的性能检测，以保证每台变速箱的内在质量。目前，汽车行业中，用于汽车变速箱性能检测的试验台主要有机械功率封闭式试验台和电功率封闭式试验台两种。 由于机械功率封闭式试验台存在着加工量大、机械结构复杂、传动效率低、能量损耗大、通用性较差等缺点，已逐渐被淘汰；现在广泛采用的是机械结构简单、通用性较强的电功率封闭式试验台。本文介绍的就是一种基于工业现场的电封闭式的变速箱综合性能检测系统。 2、系统的总体设计 整个检测系统由注、排油装置，辅助装置和试验台主体三部分组成。其工作流程如下：变速箱总成装配完毕后，被送入到注油工位，由注油装置向变速箱注入润滑油，注油量合格后，变速箱被辅助装置送至试验台进行性能检测，检测完毕后，再由辅助装置将变速箱送到排油工位进行排油，排出的润滑油经油路自动回流到注油装置，以循环利用。由于注、排油装置和辅助装置的控制比较简单，在此不做详述。 试验台主体是整个检测系统的核心部分。其结构原理如图a所示： 图（a） 动力区和模拟负载区的直流电机均由转速和电流双闭环的可控硅可逆直流调速器供电。两者的不同在于，动力区的直流电机处于转速和电流的双闭环控制，可以运行于期望的转速上；而模拟负载区的电机则采用电流闭环来间接地控制加载扭矩。在整个试验过程中，动力

汽车自动变速器的控制系统

机械控制工程 汽车自动变速器的控制系统 专业车辆工程 学号 0802020120 姓名冮地

自动变速器根据汽车速度、发动机转速、动力负荷等因素自动进行升降档位，不需由驾驶者操作离合器换档，使用很方便。特别在交通比较拥挤的城区马路行驶，自动变速器体现出很好的便利性。自动变速器比手动变速器复杂得多，有很多方面不相同，但最大的区别在于控制方面。手动变速器由驾驶员操纵档位，加档或减档由人工操作，而自动变速器是由机器自动控制档位，变换档位是由液压控制装置进行的。 以一个典型的自动变速器为例，液压控制装置根据节气门（油门）开度和变速器输出轴上输送来的信号控制升降档。根据节气门开度变化，液压控制装置中的调节阀产生与加速踏板踏下量成正比的液压，该液压作为节气门开度“信号”加到液压控制装置；另外有装配在输出轴上的速控液压阀可产生与转速（车速）成正比的液压，作为车速“信号”加到液压控制装置。因此，就有节气门开度“信号”和车速“信号”，液压控制装置根据这两个“信号”自动调节变速器油量，从而控制换档时机。 下面具体分析一下该控制系统的结构和原理 自动变速器控制系统的结构与工作道理（一）液压控制系统 自动变速器的自动控制是靠液压系统来完成的。液压系统由动力源、控制机构、执行机构三部门组成。 动力源是被液力变距器驱动的油泵，它除开向控制器提供冷却补偿油液，并使其内部具有一定压力，除此之外还向行星齿轮变速器供润滑油。 控制机构大体包括主油系统、换档信号系统，换档阀系统和缓冲安全系统。根据其换档信号系统和换档阀系统接纳的是全液压元件还是电子控制元件可将控制机构分为液控式和电控式两种。 执行机构包括各聚散器制动器的液压缸。 1、油泵 自动变速器中油泵是重要总成之一，它技术状况的好坏，对自变器的性能及使用寿命有很大影响。油泵通常装在变距器的后端，有的是在变速器的后端，但是不管何位都是变距器的泵通过轴套或轴来驱动，转速与发动机相同。 2.主油路系统 自动变速器油从油泵泵出，既进入主油路系统。由于油泵是发动机直接驱动的，因此它的输出流量和压力都受到发动机运转状况的影响。发动机运行过程中，转速从1000r/min变化，从而使得油泵的输出流量和压力变化很大。当主油路压力过高时，会引起换档冲击和增加功率耗损，当主油路压力过低时，又会引起聚散器制动器的打滑，二者都会影响液压系统的工作，因此在主油路系统中必须设置主油路调压阀。 主油路调压阀：效用是将油泵输出压力精确调节到所需的油压后再输入主油路，多余的油返回油底壳。是系统压力稳定在一定范围内。 主油调压阀还应能满足主油路系统在不同工况，不同档位时，具有不同油压的功能要求： 1）骨气门开度小时，自变器所传距较小，聚散器制动器不易打滑，主油路压力可以降低一些与之相反，应使油压升高。 2）自变器处于抵挡行驶，所需转距较大，主油压要高而在高档时，自变器所传距小，可降低主油压。 3）倒档使用时间较少，为减少自变器尺寸，倒档执行机构做得较小，为避免打滑应提高油压。

变速恒频风力发电关键技术研究

变速恒频风力发电关键技术研究 发表时间：2018-06-07T10:41:35.750Z 来源：《电力设备》2018年第1期作者：李琳[导读] 摘要：本文主要对风力发电技术进行研究，首先从传统的恒速恒频发电入手与变速恒频发电做对比，展示了变速恒频发电在性能方面的突出优点,再分析变速恒频发电机组的工作原理和机组中的两种发电系统：交流励磁双馈发电系统和无刷双馈发电系统，分别对两种系统的工作原理、控制方式、优点及缺点等方面作出了阐述。 （大唐新能源黑龙江公司 150038）摘要：本文主要对风力发电技术进行研究，首先从传统的恒速恒频发电入手与变速恒频发电做对比，展示了变速恒频发电在性能方面的突出优点,再分析变速恒频发电机组的工作原理和机组中的两种发电系统：交流励磁双馈发电系统和无刷双馈发电系统，分别对两种系统的工作原理、控制方式、优点及缺点等方面作出了阐述。 关键词：变速恒频；风力发电；技术研究前言：根据我国目前生态建设和可持续发展的需要，大力开发可再生能源已经成为了当下应用能源的新型趋势，而风能正是符合这一需求的可再生绿色能源。风力发电技术早在上个世纪就开始进行研究和应用，但是在一定程度上机组性能尚不完善，关键技术的研发未有突破，导致了风能利用率较低。在近些年逐步发展的变速恒频风力发电技术在一定程度上可以对此改善，在技术研究上也有了新突破。 1.风力发电的技术分析 1.1恒速恒频风力发电机组分析 恒速恒频风力发电机组是一种运行后叶轮不能根据风速的变化而发生变化的，是由电网频率决定的风轮转速和电能频率在运行时基本保持不变的风电机组。主要发展于上世纪八十年代和九十年代之间，曾经被我国广泛应用于风力发电，并在此期间不断被研究者优化的一种风力发电形式。恒速恒频风力发电机组最开始的容量只有几十千瓦级，逐步发展为兆瓦级，并且有着一系列优点，例如：性能稳定、操作简便等，但仍属于非智能操作系统。 在恒速恒频风力发电机组中，由两种较为常用的控制方式：主动失速控制和定桨距失速控制。其中，主动失速控制是应用于大容量机组的一种控制方式，这种控制方式可以使机组具有稳定的输出功率，也会有部分机组采用定桨距失速控制，但是，该方式的输出功率不稳定还会造成一定程度上的齿轮箱磨损。 在恒速恒频风力发电系统中，由于外界风速变化无常，但风力发电机本身的转速不会改变，就会造成数据的不准确，风机效率低下等状况。在风力发电中，要提高风力发电系统的发电效率是首要任务，在整个过程中捕获最大风能是要点，所以发电系统一直在向着目标改进发展。随着科学技术的发展，在风力发电方面也有了明显的突破，正如近年来慢慢发展并强大的变速恒频风力发电系统。 1.2变速恒频与恒速恒频的对比分析 变速恒频风力发电机组是当今的主流风力发电机组，是二十世纪末期发展起来的一种高效的风力发电方式。与恒速恒频风力发电机组相比，变速恒频风力发电机组有明显的优势。变速恒频风电机组可以应对不同风速大小，在不同风速下进行自身调节，最大化捕捉风能，提高风能的利用率。恒速恒频发电机组在遇到较大风力时，自身产生的较大电流会使自身结构遭到损害。变速恒频风力发电机组本身可以根据外界风速的变化进行自身调节，减少因力的相互作用而导致装置内部结构遭到破坏的现象，从而大大延长了机组的使用寿命。不仅如此，变速恒频风力发电机组主要是通过对内部转子交流励磁电流幅值、频率以及相位的控制，实现在变速下对于频率的恒定控制，，这种控制方式还可以达到对输出功率的控制，使装置运行更加灵活，以便于整个机组的运作。 2.变速恒频风力发电的关键技术分析 2.1变速恒频风力发电工作原理 在变速恒频风力发电机组中，主要的三个部，分是风力机、发电机和辅助构件。变速恒频风力发电的基本工作原理是风力机构件中的叶轮吸收风能，在风能的作用下发生转动，使之转化为机械能，而后，叶轮的转动带动齿轮箱工作，产生机械能，再将产生的机械能通过发电机转化为电能，并经过一定转化输入电网，再由电网对各个用户进行传输。 目前的变速风力发电系统完全实现了机械自动化，属于智能运作系统，不需要人工调节，可以根据风速风力进行自身调节，适应外界变化。对于变速恒频发电机组而言，在额定风速以上运行时，可以使叶轮上的载荷控制在安全值内，并且，有效的调节风电机组吸收的能量。风力机的叶轮由于质量较大，具有较大的惯性，在变桨控制产生作用时，叶轮不会及时发生变化，通常情况下会滞后一定时间才能有所表现，这一情况很容易使功率有大幅度的波动。所以，在额定风速上运行时，需要用发电机转矩来进行快速的调节，来保证输出稳定的能量。当机组处于额定风速以下时，可以通过提高对发电机转矩的控制，使机组变速运行，以达到提高能量转换率的目的。 2.2变速恒频发电系统 交流励磁双馈发电系统：这种发电系统内部的主要结构有叶轮、齿轮箱、发电机、四象限变频器、交流励磁控制器、检测装置以及风力发电控制器等，其内部还存在滑环和电刷。馈电方式为装置内部转子绕组通过交流—交流的方式或是交流—直流—交流方式的变频器提供相关数据可以调节的电源，定子绕组接电网。交流励磁控制器还可以通过对于转子变频器输出的电压、幅值、相位以及频率的控制来调节转矩和定子的无功功率。在装置中，变频器提供给转子低频旋转磁场，且满足公式：ω1=ωs±ωr。其中ω1代表定子磁场同步转速，ωs代表整个磁场旋转速度，ωr代表转子机械旋转速度。 无刷双馈发电系统：这种电力系统的深入研究始于上世纪七十年代末，在此期间的几十年中，主要由美国Wisconsin大学、Ohio州立大学等高等院校对无刷双馈发电系统进行深入研究。其内部结构主要有电网、功率绕组、控制绕组、变频器、无刷电机、风力机等。在其内部定子上，一般有两套三相对称绕组，一个为主绕组，一个为副绕组。一般由工频交流电源直接为主绕组供电，如果副绕组短路，系统能够在异步运行方式下运作。无刷双馈发电系统内部的转子一般分为磁阻转子和笼形转子两类，其中，磁阻转子以ALA型较为常见，笼形以笼形短路绕组转子较为常见。 在风力发电系统的研究中表明，无电刷和滑环的发电转子在应用中更为稳定耐用，可靠性强。并且，发现在所有的发电系统研究中双馈型有刷及无刷的变速恒频控制在性能上都较为优越，较为常用，可以在此结论的基础上进一步对于双馈型变速恒频空间展开研究，进一步发展我国变速恒频风力发电的应用。 3.结语

恒速恒频风力发电系统的数学模型

恒速恒频风力发电系统的数学模型 为了研究风电场对电力系统的影响，需要建立合理的风电场数学模型，为进一步仿真分析奠定基础。按照本课题研究的要求，我们先后建立了异步发电机的稳态数学模型和动态数学模型，其中动态数学模型包括风速模型风轮机、传动机构和异步发电机的模型。本文以恒速恒频风力发电系统为研究对象，它主要由风力机和异步风力发电机等主要元件组成。我们着重于风电场与系统相互影响问题的研究，与之密切相关的环节，其数学模型将详细地描述。数学模型的建立为研究风电场的运行特性和风电场并网运行带来的稳定问题以及研究电力系统接入一定规模的风电场的可行性提供了基本的工具。 2.1 风电场及风力发电机组简介 风力发电场是将多台并网风力发电机安装在风力资源好的场地，按照地形和主风向排成阵列，组成机群向电网供电，简称风电场。风力发电形式可分为“离网型”和“并网型”“离网型”有：(1)单机小型风力发电机；(2)并联的小型或大型孤立的风力发电系统；(3)与其它能源发电技术联合的发电技术，如风力／柴油发电机联合供电系统。“并网型”的风力发电是规模较大的风力发电场，容量大约为几兆瓦到儿百兆瓦，由于十台甚至成百上千台风电机组构成。并网运行的风力发电场可以得大大电网的补偿和支撑，更加充分的开发可利用的风力资源，也是近儿年来风电发展的主要趋势。在日益开放的电力市场环境下，风力发电的成本也将不断降低，如果考虑到环境等因素带来的间接效益，则风电在经济上也具有很大的吸引力。 风电场的发电设备为风力发电机组，发电机经过变压器升压与电力系统连接，如图2．1

图2-1风电场与电力系统连接图 在风场内，风机与变电所之间的连接有两种方式：场地布置相对集中时用电缆直埋；场地布置相对分散时用架空lOkV 线路。一般有两种供电方式如图2-2：一是采用一台风机经一台箱式变电站就近升压；二是采用两台或多台风机经一台箱式变电站就近升压。 2.2 异步发电机的稳态数学模型 为了研究风电场对电力系统的影响，需要建立合理的风电场数学模型，为进一步仿真分析奠定基础。按照本课题研究的要求，我们先后建立了异步发电机的稳态数学模型和动态数学模型，其中动态数学模型包括风速模型、风轮机、传动机构和异步发电机的模型。首先异步发电机与异步电动机在能量转换过程中各功率损耗之间的关系不同，如图2-11。步发电机的功率转换是将输入的机械功率己转换为输出电功率，它的特点在于其转子的转速比定子产生的旋转磁场的转速更高。自然风吹动风轮机叶片，将风能转化为机械能，由此获得的机械功率只扣除掉机械损耗Pm 。和附加损耗mc P 后即为传递到异步发电机转子可转换的机械功率mec P 。在等效电路中对应可变电阻(1-s)／s(s<0)上的电功率，扣除转子铜耗1cu P 和铁心损耗fe P ，得到输入定子绕阻的电磁功率me P ，再扣除定子铜耗1cu P ,即得到注入电网的电功率Pe 。上述功率流向可表达为 ad me mec m P P P p ++= (2-1)

汽车变速器性能试验台的设计

摘要 汽车变速器是汽车底盘的主要部件，换挡频繁，磨损严重，是汽车早期损坏的主要部件之一。利用变速器性能试验台研究它的各项使用性能，对节省材料，降低成本，缩短研发周期，提高变速器的性能、使用寿命和工作效率，都是非常必要和重要的，而闭式变速器试验台具有节约能源的特点，对于降低试验成本有着十分重要的意义。 文中阐述了变速器性能闭式试验台的布置结构和工作原理，在确定了设计方案的基础上完成了试验台传动机构的设计，并对设计的结构进行了布置合理性分析和力学刚度、强度的校核，使得此试验台能够完成如变速器效率试验、磨合试验、齿轮磨损试验，并根据所设计的各部分详细参数，利用软件AUTOCAD绘制了试验台中传动机构的整体装配图和传动机构的各部分零件图。 关键词：汽车变速器；试验台；闭式；传动机构；结构设计；分析

ABSTRACT The trasmission is the most important component on the chassis,shifting frequent and wearing serious,it’s one of the main comp onents early damage to the https://www.wendangku.net/doc/534058770.html,e the test bench to test the trasmission on its various properties is very important and necessary for saving material,redcing cost, shorting the development cycle, improving the transmission’s life and working efficiency.And the closed test bench has the advantages of saving energy and controling convenient.It’s very important for saving the cost. This text expounded in the transmission’s structure of layout and the working principle, I have a detailed transmit agencies des ign on the base of the design programme’s determined,then I analysis the design’s reasonable and check the mechanical stiffness and strength,makes this test bench to complete such as the transmission efficiency testing, running-testing, gear wearing testing, and in accordance with the detailed design parameters of various parts, using a pilot mapping software AUTOCAD map the transmit agencies’ assembly and some parts of the it. Key Words:Automobile trasmission;Test bench;Closed;Transmit agencies;Structure design; Analysis

变速恒频风力发电机组输出特性分析

收稿日期:2007212211. 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50577018);高等学 校学科创新引智计划(B08013);长江学者和创新团队发展计划(IRT0515);华北电力大学重大项目预研基金资助项目. 变速恒频风力发电机组输出特性分析 胡冬良,赵成勇 (华北电力大学电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室,河北保定071003) 摘要:以变速恒频风力发电系统为研究对象,依据发电机数学模型和交流电机矢量变换控制原理,设计了交流励磁变速恒频(VSCF )发电机定子磁链定向的矢量变换控制系统,对转子侧变换器建立了外环定功率控制内环定电流控制的双闭环控制结构,实现双馈发电机定子有功P 和无功Q 的解耦控制,从而获得最大风能捕获的高效发电运行。并在PSCAD/EM TDC 仿真环境下建立了变速恒频风力发电机组的整体动态数学模型。以渐变风和阵风为例,对由5台单机容量为2MVA 双馈感应电机(DFIG )组成的风电场并网前后的运行特性进行仿真研究,通过仿真分析,揭示了风电场并网运行的动态特性,并验证了数学模型和控制策略的正确性和有效性。 关键词:变速恒频发电机组;双馈感应电机;矢量变换控制;最大风能捕捉 中图分类号:TM614;TP391 文献标识码:A 文章编号:1007-2691(2008)04-0001-06 The output characteristic analysis of variable 2speed constant 2frequency wind generating set HU Dong 2liang ,ZHAO Cheng 2yong (K ey Laboratory of Power System Protection and Dynamic Security Monitoring and Control under Ministry of Education ,North China Electric Power University ,Baoding 071003,China ) Abstract :The system of variable s peed constant frequency (VSCF )wind power generation is taken as study object in this paper.According to the generator mathematical models and the control principle of vector 2oriented ,the control system of AC excitation VSCF generator is designed based on stator flux orientation.The rotor converter ado pts double locked loops control https://www.wendangku.net/doc/534058770.html,ly ,the external 2loop is controlled by constant power and the inner 2loop is con 2trolled by constant current ,which implement the decoupling control of active power P and reactive power Q to the stator.Consequently ,the maximal energy capture is obtained to operate with high 2active power generation.Moreover ,a whole dynamic model of double fed induction generator (DFIG )is presented using PSCAD/EM TDC.Then the ram p change of wind speed and gust are taken for example.The operation characteristic of wind farm interconnected net 2work ,which is composed by five DFIG with 2MVA capacity ,is simulated.The interconnecting dynamic performance of wind farm is validated by simulation experiment.The results also show the mathematic model and control strate gy is exact and effective. K ey w ords :variable speed constant frequency (VSCF );double fed induction generator (DFIG );vector transform control ;maximal energy capture 0　引　言 风力发电以其清洁、可再生、技术成熟、风 力资源丰富等优势,日益受到人们的重视,并得 到许多国家能源政策的支持。近年来,随着电力发电技术的发展,变速恒频风力发电机组已逐步成为MW 级风力发电机组的主流机型。变速恒频风力发电机组与恒速恒频风力发电机组相比有显著的优越性[1]:低风速时它能够根据风速变化,在运行中保持最佳叶尖速比以获得最大风能;高风速时利用风轮转速的变化,存储或释放部分能 第35卷第4期2008年7月 华北电力大学学报Journal of North China Electric Power University Vol 135,No 14 J ul 1,2008