基于AC500控制器的风力发电机组整机控制系统的研制

近年来,我国风电产业发展非常迅猛,每年新增装机容量和累计装机容量均居世界第一,风电已成为我国能源生产的重要组成部分。国内风机装备制造商也经历了从引进技术到自主创新的发展过程。风电机组整机控制系统是风电机组的大脑,其性能的好坏对风机非常重要,这项技术也是国外厂商对我国进行封锁的关键技术。因此研制具有自主知识产权的风电机组整机控制系统对我国风机制造产业和风电产业的发展都非常重要。本文研究的主要内容是为南车株洲电力机车研究所有限公司生产的WT1650双馈型变速恒频风力发电机组配套开发整机控制系统,该整机控制系统是基于ABB公司生产的AC500系列可编程逻辑控制器(PLC)硬件平台进行的相关开发设计,本课题的研究内容侧重于工程研发项目的实施。首先,本文简要介绍了近年来我国风电产业的发展,分析了国内外风机整机控制系统的技术现状。接着,论文介绍了变速恒频风机在低风速段和高风速段的运行特性,以及风机在不同风速段采用的控制方式和控制策略。其次,本文介绍了基于AC500控制器的风力发电机组整机控制系统的总体技术方案,接着从硬件技术方案和软件技术方案两方面对课题进行了研究。硬件技术方案研究的主要内容有：控制系统网络拓扑结构、机舱控制子系统和塔基控制子系统的功能和配置及人机接口界面。软件技术方案研究的主要内容包括：整机运行状态控制、叶片桨矩角控制、发电机转矩的闭环调节控制、驱动链扭转阻尼控制、风电机组最大风能捕获控制、主动偏航与自动解缆控制、故障诊断与报警、故障记录与处理、与变桨及偏航驱动变频器的通信控制功能、功率变流器的通信控制功能、操作控制屏的通信控制功能、SCADA系统的通信控制功能、风机运行状态记录等方面,软件技术方案研究中详细的介绍了风机整机控制原理和相关算法。最后,对是本研究课题进行了总结,一方面介绍了课题的工程实施情况,另一方面对风力发电机组整机控制系统的技术发展做了展望。