基于PLC的风力发电虚拟仿真平台的搭建

发布时间：2023-04-07 22:21

　　随着政府对可再生能源的重视,风力发电在我国电力能源大规模发电中所占的比例快速提升。相较于火力发电与水力发电,风力发电技术兴起较晚,大规模应用的时间较短,由于风力发电设备测试条件严格、安全隐患较大、维护费用昂贵等问题,现代化高等院校风电方向专业人才的实验教学与风力发电相关从业者的培训仍不完备。近年来,虚拟仿真成为工业发展与学习的热门趋势,从目前高等教育的推进趋势看,虚拟仿真实验教学的广泛应用是大势所趋。所以本文搭建了风力发电虚拟仿真平台,具体内容包括以下几部分:首先,进行风力发电系统MATLAB仿真模型的设计。本文在分析了风力发电技术和虚拟仿真技术最新成果的文献及资料的基础上,总结了风速系统的数学模型,以数学模型为依据,设计风速系统MATLAB的Simulink仿真模型,并分析风速系统仿真波形;通过风力涡轮机数学模型和Simulink模型库,设计风力涡轮机模型和发电机模型,并将各部分集成为风力发电系统整体模型;建立模型数据接口并生成MATLAB动态数据链,方便后续应用软件调用该模型。然后,进行PLC控制系统的设计。先对PLC控制系统结构进行设计,选择西门子PLC S7-1200作为控制硬...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 研究背景及意义
    1.2 风力发电与虚拟仿真实验平台国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 研究内容和整体方案设计
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 整体方案设计
    1.4 本章小结
2 风力发电系统MATLAB仿真模型设计
    2.1 风力发电系统概述
    2.2 风速系统模型设计
        2.2.1 基本风模型设计
        2.2.2 阵风模型设计
        2.2.3 渐变风模型设计
        2.2.4 自然风模型设计
    2.3 风力发电机系统模型设计
        2.3.1 风力涡轮机模型设计
        2.3.2 发电机模型设计
        2.3.3 整体模型设计
    2.4 MATLAB动态数据链建立
    2.5 本章小结
3 PLC控制系统设计
    3.1 PLC控制系统概述
        3.1.1 PLC控制系统结构
        3.1.2 PLC硬件选型
        3.1.3 PLC编程软件介绍
    3.2 PLC主程序设计
    3.3 风力发电变桨距控制系统设计
        3.3.1 风力发电变桨距系统概述
        3.3.2 风力发电变桨距控制系统程序设计
        3.3.3 变桨距控制系统仿真结果分析
    3.4 风力发电偏航控制系统设计
        3.4.1 风力发电偏航控制系统概述
        3.4.2 风力发电偏航控制系统程序设计
        3.4.3 偏航控制系统仿真结果分析
    3.5 PLC程序下载
    3.6 本章小结
4 风力发电虚拟仿真平台设计
    4.1 体系结构设计
    4.2 虚拟平台开发软件选择
        4.2.1 三维建模软件
        4.2.2 虚拟仿真平台搭建软件
    4.3 风力发电机 3D模型设计
    4.4 风力发电虚拟仿真平台场景设计
    4.5 Unity 3D调用动态数据链
    4.6 Unity 3D与PLC通信
    4.7 风力发电虚拟仿真平台结果分析
    4.8 本章小结
5 结论
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录
攻读硕士学位期间发表的学术论文



本文编号：3785437