西门子SIEMENS广东省湛江市官方授权一级代理商经销PLC模块变频器触摸屏电机电缆6ES72221HH320XB0

在风力发电中，西门子S7 -1200系列PLC主要通过采集相关数据，依据控制策略进行分析运算，进而精准控制风机的关键部件，实现功率调节，确保风机高效稳定发电，并满足电网对电能质量的要求。以下详细介绍其功率调节过程：### 1. 数据采集 - **风速与风向数据**：通过安装在风机塔筒顶部或机舱上的风速仪和风向标，S7 -1200获取实时风速和风向信息。这些传感器将风速和风向的物理量转化为电信号，S7 -1200通过模拟量输入模块采集并转换为数字信号，以便后续处理。例如，风速仪可能输出0 - 10V的电压信号，对应0 -60m/s的风速范围，S7 - 1200将该电压信号采集后，通过内部算法换算为实际风速值。 - **风机运行参数**：S7 -1200采集风机的诸多运行参数，如发电机的转速、输出电压、电流、功率，以及叶片的角度、机舱的偏航角度等。发电机的转速可通过安装在发电机轴端的转速传感器获取，输出的脉冲信号经S7-1200的高速计数器模块进行计数和频率测量，从而得到转速值。发电机的电压、电流信号则通过电压、电流互感器转换为适合PLC采集的小信号，由模拟量输入模块采集后计算得出功率值。叶片角度通过安装在叶片根部的角度传感器测量，机舱偏航角度由偏航编码器提供，这些数据都实时传输至S7- 1200。 ### 2. 功率调节策略分析 - **切入风速与切出风速控制**：当风速低于切入风速（一般为3 -4m/s）时，风机处于待机状态，不进行发电。一旦风速达到切入风速，S7 -1200控制风机启动，逐步调整叶片角度，使风机开始捕获风能并发电。当风速超过切出风速（一般为25m/s左右）时，为保护风机设备安全，S7- 1200控制风机进入安全停机程序，通过调整叶片角度至顺桨位置，使风机停止转动，不再发电。 -**额定风速以下的功率调节**：在切入风速和额定风速（一般为12 - 15m/s）之间，S7 -1200采用Zui大功率点跟踪（MPPT）策略。通过实时监测风速和发电机功率，利用算法计算出当前风速下风机的运行状态，即Zui大功率点对应的叶片角度和发电机转速。例如，当风速增加时，S7- 1200控制叶片角度适当增大，调整发电机的励磁电流，使发电机转速随之增加，以捕获更多风能，提高发电功率。 -**额定风速以上的功率调节**：当风速超过额定风速后，为防止发电机过载和风机结构受损，S7 -1200需将风机输出功率稳定在额定功率附近。此时，主要通过变桨控制来调节功率。S7 -1200根据风速和发电机功率的反馈，实时调整叶片的桨距角，改变叶片对风能的捕获效率。例如，当风速升高时，增大桨距角，使叶片与风向的夹角增大，减少风能捕获，从而维持功率稳定；当风速降低时，减小桨距角，增加风能捕获，保持功率在额定值附近。### 3. 执行控制 - **叶片变桨控制**：S7 -1200根据功率调节策略的计算结果，通过数字量输出模块或通信接口向变桨控制系统发送控制指令。变桨控制系统接收到指令后，驱动电机带动叶片转动，调整桨距角。例如，当需要增大桨距角时，S7- 1200发送信号使变桨电机正转，通过减速机构和传动装置将叶片旋转至合适角度；当需要减小桨距角时，发送信号使电机反转。 -**发电机控制**：S7 -1200通过调节发电机的励磁电流来控制发电机的转速和输出功率。它通过模拟量输出模块向励磁控制器发送控制信号，调整励磁电流大小。例如，在额定风速以下，为使发电机转速跟随风速变化以实现Zui大功率跟踪，S7-1200根据计算结果实时调整励磁电流，使发电机输出功率与捕获的风能相匹配；在额定风速以上，通过调整励磁电流，配合叶片变桨控制，维持发电机输出功率稳定在额定值。- **偏航控制**：为确保风机始终正对风向，以Zui大效率捕获风能，S7 -1200根据风向传感器的数据，控制偏航系统。当风向发生变化时，S7 -1200通过数字量输出模块控制偏航电机动作，驱动机舱旋转，使风机对准风向。例如，当检测到风向向左偏移时，S7 -1200发送信号使偏航电机向左旋转，带动机舱向左转动，直到风向与风机轴线重合，此时偏航电机停止转动。 ### 4. 实时监测与反馈调整- **持续监测**：在整个功率调节过程中，S7 -1200持续实时监测风速、风向、风机运行参数以及电网侧的电压、频率等数据。通过不断采集这些数据，S7 -1200能够及时了解风机的运行状态和外部环境变化。 - **反馈调整**：根据监测数据，S7 -1200将实际运行参数与预设的功率调节目标进行对比分析。如果发现实际功率与目标功率存在偏差，或者风机运行状态出现异常，S7 -1200会迅速调整控制策略和控制指令，对叶片角度、发电机励磁电流、偏航角度等进行相应调整，以确保风机始终处于运行状态，实现稳定、高效的功率调节。例如，若发现发电机输出功率低于目标功率，且风速稳定，S7- 1200可能适当减小桨距角，增加风能捕获，提高发电功率。