【精彩论文】2 MW永磁直驱风机主控系统的设计与应用

观点凝练

摘要：风机主控系统是大型风力发电机组的核心与关键系统，为实现某2 MW永磁直驱风力发电机组在无人值守下的安全稳定运行，设计一种基于PLC的风机主控系统。研究基于状态机的机组自启停控制策略与基于状态码的参数分级报警方法，设计基于环形缓冲区滑动窗口滚动更新的事件快照与故障录波方法，基于GH Bladed仿真建模验证转矩变桨联合控制策略。阐述系统的软、硬件体系架构，并基于Bachmann M-PLC软件完成控制器逻辑组态整体开发，该主控系统已成功应用到山东某风电场，实现无人值守。工程现场应用表明：该主控系统安全稳定，效果良好，为同类机组主控系统设计提供了参考。
结论：本文以某2 MW永磁直驱风力发电机组为研究对象，研制了一整套风机主控系统。基于Bachmann MC205型PLC设计了统一软硬件系统架构，并在此基础上进行各功能模块化开发，提高了软件系统内聚性及功能复用性。给出了一种基于多维状态码的参数报警一体化协同设计方法，实现了异常情况分级停机，最大限度确保机组的安全。给出了一种基于状态机的机组自启停控制方法，实现了机组一键启动、自动并网、转矩变桨联合控制，在保证设备安全前提下最大程度捕捉风能；给出了一种基于环形滑动窗口滚动更新的事件快照方法，实现了重要参数的故障录波与事故追忆，完备的操作日志与数据记录，对机组设备进行全方位运行状况监控。按照运行区域分区设计了控制策略，并基于GH Bladed软件与.Net平台构建了联合仿真支撑平台，建立了风机仿真模型，进行了仿真试验，验证了所提出控制策略的优越性。进行了风电场现场试验，期间进行了机舱偏航、机组振动、气动刹车、安全链停机等测试，风机经历了快速启动及满负荷运行，验证了机组在最大风能捕获区、转速恒定区、功率恒定区下的运行特性。设计的主控系统应用到了山东某风电场，风机在不同风速、风向等气象条件下均具有良好的控制性能。运行期间风机主控系统安全可靠，性能稳定，效果良好。本文研制的风机主控系统为同类型系统设计提供了参考。

引文信息

王奔, 牛洪海, 徐卫峰, 等. 2 MW永磁直驱风机主控系统的设计与应用[J]. 中国电力, 2021, 54(9): 208-220.WANG Ben, NIU Honghai, XU Weifeng, et al. Design and application of main control system for 2 mw direct-driven permanent magnet wind turbine[J]. Electric Power, 2021, 54(9): 208-220.‍

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编辑：杨彪

审核：方彤

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