第一章 绪论

1。1 选题目的和意义

中国风力资源分布与电力需求存在不协调的情况[2]。对于电力的需求，在东南这些沿海地带，相对于其他地区较大，风电场接入方便，但是由于地处沿海地带，其土地资源较少，对于风电场的建设，可用土地面积有限。相比下，在电网建设相对落后的三北地区，却有着丰富的土地资源用于风力发电场的建设，而且有着充足的风力资源，对电力的需求也相对较少，但是，要将电能输送到很远的地区的成本却不可小觑。综上考虑，由于东部沿海地区不仅有着丰富的海上风电资源而且又距离城市用电中心很近，这使得海上风电技术将得到大力的发展。

然而，同济大学向大为教授曾经指出，海上风电场的每次故障，将消耗大量的人力财力，且变流器的故障频繁度名列前茅。风电变流器是风力发电机的核心装置，可以对风力发电系统进行优化，使风力发电机能在较大风速范围内达到恒定频率发电[3]，提高风机效率和运行效率，减少发电机损耗，提升风能的利用率。提高变流器的可靠性就意味着减少了成本的消耗，这使得风电变流器的监测技术成为当今的主流研究方向。文献综述

同时，PLC控制技术已成为当今控制技术的发展趋势，成为一款干性价比的控制技术。由于PLC控制技术控制方便，有着可靠的系统，已经逐步代替传统继电器控制技术，成为一款集计算机控制、自动控制技术、通信技术为一体的新型自动控制装置。他有着多种编程语言，方便程序员根据自己的需要进行选择。在传统风电控制方式上，本次设计加以优化，运用PLC控制方式，实现对风电变流器监测与优化的智能化管理，从而减少故障的发生，提高装置稳定性，减少成本[4]。

1。2 国内外海上风力发电现状

1。2。1 国外海上风力发电状况

1。2。2国内海上风力发电状况

1。3 论文主要研究内容 

本设计的要求是设计一种基于PLC海上风电变流器检测与优化系统，该设计以双馈异步风力发电机为基础模型，利用小波包分析法提取出故障的特征向量，根据故障特征向量，运用PLC控制技术，编写梯形图，对风力发电的核心部件——变流器进行实时监测，根据风机反馈情况，对大部分主要故障进行判断以及智能化处理，减少风机故障发生频率，预防恶性故障的发生，稳定发电功率，大幅度减少维修成本以及提高发电量。根据要求，PLC编程仿真阶段可采用西门子TIA Portal V12的S7-1200CPU进行仿真控制，编程简单，通俗易懂。

第二章 海上风电系统及变流器原理

2。1引言

本章采用目前最为广泛应用的双馈异步发电机为模型[9]-[11]，给出了变流器与发电机的连接方式，以及对变流器的内部组成及原理做出了详细介绍，方便读者后续内容的理解。

2。2海上风力发电机的选型

相对于陆地上的风电机组，在构造上海上风电机组并没有什么本质区别。同样是由风轮机、传动系统和发电机组成。但在实际安装设计中，会根据海上的特殊环境，对风电机组的选择有着特殊要求以及设计。目前最为常用的风电机组为直流驱动式风力发电机和双馈异步风力发电机，两者相比而言，直流驱动式风力发电机[12]的电机容量、重量以及尺寸相比于双馈异步风力发电机要大[13]，对于风力机的海上支撑平台的建设要求更为严格苛刻，为节约成本，因此选择双馈异步风力发电机为海上风力发电机模型。双馈异步风力发电机（DFIG）经过不断的发展，已经成为目前应用最广泛的一款风力发电机。该电机由定子绕组直连定频三相电网的绕线型异步发电机和安装在转子绕组上的双向背靠背IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，以及电压源变流器组成。来,自.优;尔:论[文|网www.youerw.com +QQ752018766- PLC海上风电变流器监测与优化系统设计+源程序(3):http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_99912.html