1、PLC在風力發電系統中的應用在風力發電系統中的應用典型的風力發電系統：典型的風力發電系統：風能資源風能資源風力發電機組風力發電機組控制裝置控制裝置蓄能裝置蓄能裝置備用電源備用電源電能用戶電能用戶風力發電機組類型風力發電機組類型風力發電機組控制風力發電機組控制風力發電機組控制風力發電機組控制風力發電機組控制風力發電機組控制風機漿葉節距控制風機漿葉節距控制 Chapter 1 Normal Low Voltage Electric Appliances 常用低壓電器常用低壓電器1.1.11.1.1 Definition and Classification of Electric Definiti

2、on and Classification of Electric AppliancesAppliances 電器的定義、分類電器的定義、分類 定義 :是一種能根據外界施加的信號和要求（機械力、是一種能根據外界施加的信號和要求（機械力、電動力和其它物理量），能手動或自動斷開或接電動力和其它物理量），能手動或自動斷開或接通電路，從而斷續或連續地改變電路參數，實現通電路，從而斷續或連續地改變電路參數，實現對電路或非電對象的切換、控制、保護、檢測和對電路或非電對象的切換、控制、保護、檢測和調節的電工器械。調節的電工器械。分類分類按工作電按工作電壓等級分壓等級分 低壓電器交流1200V或直流1500V

3、以下 高壓電器交流1200V或直流1500V以上 按動作原按動作原理分理分 手動電器需人工直接操作才能完成指令任務 自動電器按照電的或非電的信號自動完成指令任務 按動作原按動作原理分理分 控制電器用于各種控制電路和控制系統主令電器用于自動控制系統中發送控制指令保護電器用于保護電路及用電設備配電電器用于電能的輸送和分配執行電器用于完成某種動作或傳動功能按工作原按工作原理分理分 電磁式電器依據電磁感應原理工作非電量控制電器靠外力或某種非電物理量的變化 而動作 接觸器交流接觸器直流接觸器繼電器電磁式繼電器時間繼電器溫度繼電器速度繼電器壓力繼電器斷路器行程開關熔斷器其他電器如按鈕刀開關等電壓繼電器電流

4、繼電器中間繼電器直流電磁式空氣阻尼式半導體式管式螺旋塞式快速式裝置式開敞式常用低壓電器常用低壓電器直動式滾動式微動式分類分類按工作電按工作電壓等級分壓等級分 低壓電器交流1200V或直流1500V以下 高壓電器交流1200V或直流1500V以上 1.1.21.1.2 Working Principle of Working Principle of 電磁式電器的工作原理電磁式電器的工作原理電磁式電器組成電磁式電器組成 感測部分感測部分電磁機構電磁機構 執行部分執行部分觸頭系統觸頭系統 滅弧裝置滅弧裝置電磁機構電磁機構 作用：作用：將電磁能量將電磁能量機械能量機械能量觸頭動作觸頭動作接通或分斷電

5、接通或分斷電路路 結構：結構：1 組成：組成： 吸引線圈、鐵心、銜鐵等吸引線圈、鐵心、銜鐵等觸頭系統觸頭系統定義：定義：觸點是電器的執行機構，它在銜鐵的帶動下觸點是電器的執行機構，它在銜鐵的帶動下起接通和分斷電路的作用起接通和分斷電路的作用。結構形式：結構形式：橋式觸點和指形觸點觸點的接觸形式：觸點的接觸形式：點接觸、線接觸和面接觸觸點的分類：觸點的分類： 按觸點的運動情況：按觸點的運動情況：動觸點和靜觸點動觸點和靜觸點 觸點的職能分觸點的職能分：主觸點和輔助觸點：主觸點和輔助觸點 按觸點的狀態可分為按觸點的狀態可分為：常開觸點和常閉觸點：常開觸點和常閉觸點滅弧系統滅弧系統電弧產生：電弧產生：

6、觸頭間氣體在強電場作用下的放電現象觸頭間氣體在強電場作用下的放電現象滅弧關鍵：滅弧關鍵：采取措施使電弧迅速冷卻，從而熄滅。采取措施使電弧迅速冷卻，從而熄滅。常用的滅弧方法常用的滅弧方法:電動力滅弧、磁吹滅弧、柵片滅弧、電動力滅弧、磁吹滅弧、柵片滅弧、滅弧罩滅弧罩定義： 用于遠距離頻繁地接通和分斷主電路或其他負載的控制電器，主要用于控制電動機，也可用于控制其他電力負載分類:結構：工作原理：圖文符號：電磁式接觸器分類電磁式接觸器分類按主觸頭所在動力回路的電流種類分：按主觸頭所在動力回路的電流種類分： 交流、交流、 直流直流按主觸頭對數分：按主觸頭對數分： 單極（一對主觸頭）、多極（二至四對主觸頭）

7、單極（一對主觸頭）、多極（二至四對主觸頭）按電磁線圈回路（通常叫做控制回路）的電流種類分按電磁線圈回路（通常叫做控制回路）的電流種類分 交流操作交流操作 、 直流操作直流操作按主回路電壓等級分：按主回路電壓等級分： 低壓低壓 、 高壓高壓按鐵心結構形式分：按鐵心結構形式分：轉動式（或稱角移式）和直動式轉動式（或稱角移式）和直動式接觸器結構簡圖接觸器結構簡圖工作原理 線圈通電線圈通電線圈電流建立磁場線圈電流建立磁場靜鐵心產生電靜鐵心產生電磁吸力磁吸力吸合銜鐵吸合銜鐵帶動觸頭動作帶動觸頭動作常閉斷開常閉斷開，常開閉合，常開閉合 線圈斷電線圈斷電電磁力消失電磁力消失反作用彈簧使銜鐵釋反作用彈簧使銜鐵

8、釋放放各觸頭復位各觸頭復位 接觸器的圖形符號、文字符號接觸器的主要技術參數-額定電壓l接觸器銘牌上的額定電壓是指主觸頭的額定電壓l交流接觸器的額定電壓一般為220V、380V、660Vl直流接觸器一般為110V、220V、440V接觸器的主要技術參數-額定電流l接觸器的額定工作電流系指主觸頭的額定電流l接觸器電流等級為：10-800A。接觸器的主要技術參數-線圈的額定電壓l線圈的額定電壓：交流380V、220V；直流24V、220V接觸器的主要技術參數接觸器的主要技術參數-操作頻率操作頻率l交流接觸器的操作頻率一般為： 600次/hl直流接觸器的額定操作頻率比交流接觸器的高 1200次/h 接

9、觸器的選用接觸器的選用1.接觸器的類型選擇：根據接觸器所控制負載的輕重和負載電流的類型2.額定電壓的選擇接觸器的額定電壓不小于負載回路的電壓3.額定電流的選擇：一般接觸器的額定電流不小于被控回路的額定電流。對于電動機負載可按經驗公式計算4.吸引線圈的額定電壓：吸引線圈的額定電壓與所接控制電路的電壓相一致定義： 根據某種輸入信號來接通或斷開小電流控制電路，實根據某種輸入信號來接通或斷開小電流控制電路，實現遠距離控制和保護的自動控電器。其輸入量可以是現遠距離控制和保護的自動控電器。其輸入量可以是電流、電壓等電量，也可以是溫度、時間、速度、壓電流、電壓等電量，也可以是溫度、時間、速度、壓力等非電量，

10、而輸出則是觸頭的動作或者是電路參數力等非電量，而輸出則是觸頭的動作或者是電路參數的變化的變化分類:電磁式繼電器 ：分類按輸入信號的性質分按輸入信號的性質分 電壓繼電器電壓繼電器 電流繼電器電流繼電器 時間繼電器時間繼電器 溫度繼電器溫度繼電器 速度繼電器速度繼電器 壓力繼電器壓力繼電器按輸出形式分按輸出形式分 有觸點和無觸點有觸點和無觸點 按工作原理分按工作原理分 電磁式 感應式 電子式 熱效應式 氣動式 電動式按用途分： 控制用和保護用繼電器電磁式繼電器電磁式繼電器 結構與工作原理和結構與工作原理和接觸器接觸器基本相同基本相同不同點不同點： 繼電器可以對各種輸入量的變化作出反應，而接觸器只繼

11、電器可以對各種輸入量的變化作出反應，而接觸器只在一定的電壓信號下動作；在一定的電壓信號下動作； 繼電器用于切換小電流的控制和保護電路，無滅弧繼電器用于切換小電流的控制和保護電路，無滅弧裝置裝置而接觸器用來控制大電流電路。而接觸器用來控制大電流電路。電磁式電流繼電器電磁式電流繼電器定義定義：觸點的動作與線圈電流大小有關：觸點的動作與線圈電流大小有關用途用途：起電流保護和控制作用：起電流保護和控制作用特點特點：線圈與被控制電路串聯，以反映電路電流的變化：線圈與被控制電路串聯，以反映電路電流的變化 線圈匝數少、導線粗、阻抗小線圈匝數少、導線粗、阻抗小分類分類：欠電流繼電器：欠電流繼電器：電路正常時，

12、銜鐵吸合（常開閉合：電路正常時，銜鐵吸合（常開閉合，常閉打開），當電流，常閉打開），當電流10%10%20%20%IeIe時，繼電器銜鐵時，繼電器銜鐵釋放釋放 過電流繼電器過電流繼電器：電路正常時不動作，當電流超過某：電路正常時不動作，當電流超過某一整定值：一整定值：1.11.14 4IeIe時，繼電器銜鐵動作時，繼電器銜鐵動作 圖文符號圖文符號：電磁式電壓繼電器電磁式電壓繼電器定義定義：觸點的動作與線圈電壓大小有關：觸點的動作與線圈電壓大小有關用途用途：起電壓保護和控制作用：起電壓保護和控制作用特點特點：線圈與被控制電路并聯，以反映電路電壓的變化：線圈與被控制電路并聯，以反映電路電壓的變化

13、線圈匝數多、導線細、阻抗大線圈匝數多、導線細、阻抗大分類分類：欠電壓繼電器：欠電壓繼電器：電路正常時，銜鐵吸合（常開閉合：電路正常時，銜鐵吸合（常開閉合，常閉打開），當電壓低于某一值時，繼電器銜鐵釋放，常閉打開），當電壓低于某一值時，繼電器銜鐵釋放 過電壓繼電器過電壓繼電器：電路正常時不動作，當電壓超過某：電路正常時不動作，當電壓超過某一值時，繼電器銜鐵動作一值時，繼電器銜鐵動作 圖文符號圖文符號：電磁式中間繼電器電磁式中間繼電器定義：定義： 實質上為實質上為電壓繼電器電壓繼電器。但觸頭對數較多。但觸頭對數較多，觸頭容量較大（額定電流，觸頭容量較大（額定電流5-105-10A A），），動作靈

14、動作靈敏敏 作用：起信號傳遞、放大、翻轉和分路等中繼作作用：起信號傳遞、放大、翻轉和分路等中繼作用。用。圖文符號：圖文符號：時間繼電器時間繼電器定義: 當得到控制信號后（如繼電器線圈接通或斷開電源），其觸點狀態并不立即改變，而是經過一段時間的延遲之后，觸點才閉合或斷開。用于控制動作時間圖文符號： 熱繼電器熱繼電器定義：定義：利用電流的熱效應利用電流的熱效應原理工作的保護電器。原理工作的保護電器。原理：原理：若電動機出現過載若電動機出現過載情況，繞組中電流增大情況，繞組中電流增大，通過，通過熱繼電器熱繼電器元件中元件中的電流增大使雙金屬片的電流增大使雙金屬片溫度升得更高，彎曲程溫度升得更高，彎曲

15、程度加大，推動人字形撥度加大，推動人字形撥桿，人字形撥桿推動常桿，人字形撥桿推動常閉觸頭，使觸頭斷開而閉觸頭，使觸頭斷開而斷開交流接觸器線圈電斷開交流接觸器線圈電路，使接觸器釋放、切路，使接觸器釋放、切斷電動機的電源，電動斷電動機的電源，電動機停車而得到保護。機停車而得到保護。熱繼電器熱繼電器作用作用：常用于電動機的（長時間）過載保護：常用于電動機的（長時間）過載保護 由于熱繼電器中的發熱元件有熱慣性，在電路中由于熱繼電器中的發熱元件有熱慣性，在電路中不能作瞬時過載保護，更不能作短路保護，因此不能作瞬時過載保護，更不能作短路保護，因此，熱繼電器不同于過電流繼電器和熔斷器。，熱繼電器不同于過電流

16、繼電器和熔斷器。分類分類：熱繼電器有單相、二相及三相式，其中三：熱繼電器有單相、二相及三相式，其中三相式分為有斷相保護（用于電動機連接情況相式分為有斷相保護（用于電動機連接情況）和無斷相保護的。）和無斷相保護的。圖文符號：圖文符號： 刀開關刀開關: :結構最簡單，應用最廣泛的手控電器。用于低壓結構最簡單，應用最廣泛的手控電器。用于低壓電路不頻繁動作電路不頻繁動作 低壓斷路器（自動空氣開關）低壓斷路器（自動空氣開關）: :低壓電路中常用的具有保低壓電路中常用的具有保護環節的斷合電器。護環節的斷合電器。 當電路發生嚴重過載、短路以及失壓等故障時，能自動當電路發生嚴重過載、短路以及失壓等故障時，能自

17、動切斷故障電路，保護串接其后的電氣設備；正常情況下切斷故障電路，保護串接其后的電氣設備；正常情況下，也可用于不頻繁地接通和斷開電路及控制電動機。，也可用于不頻繁地接通和斷開電路及控制電動機。符號：符號： 熔斷器和熱繼電器的區別熔斷器和熱繼電器的區別 相同點：都屬于電流保護電器，都具有反時限特性。 不同點：l熔斷器主要用于短路保護，熱繼電器用于過載保護； l熔斷器利用的是熱熔斷原理，要求溶體有較高的熔斷系數；l熱繼電器利用的是熱膨脹原理要求雙金屬片有較高的膨脹系數；l熱繼電器保護有較大的延遲性，而短路保護要求熔斷器的動作必須具有瞬時性。 主令電器主令電器是在自動控制系統中發出指令或信號的電器，用

18、來控制接觸器、繼電器或其它電器線圈，使電路接通或分斷，從而達到控制生產機械的目的主令電器應用廣泛、種類繁多。按其作用可分為：控制按鈕、行程開關、接近開關、萬能轉換開關、主令控制器及其它主令電器（如腳踏開關、鈕子開關、緊急開關）等l按鈕符號按鈕符號l轉換開關符號轉換開關符號l行程開關符號行程開關符號接觸器Chapter 2 The Basis of Electric Control Circuit 第二章第二章 電氣控制線路基礎電氣控制線路基礎電氣控制線路電氣控制線路: : 用導線將電機、電器、儀表等元器件按一定的要求連接起來，并實現用導線將電機、電器、儀表等元器件按一定的要求連接起來，并實現某

19、種特定控制要求的電路。某種特定控制要求的電路。作用：對被控對象實現自動控制作用：對被控對象實現自動控制電氣控制系統圖：電氣控制系統圖： 為了表達生產機械電氣控制系統的結構、原理等設計意為了表達生產機械電氣控制系統的結構、原理等設計意圖，便于電氣系統的安裝、調試、使用和維修，將電氣控圖，便于電氣系統的安裝、調試、使用和維修，將電氣控制系統中各電器元件及其連接線路用一定的圖形表達出來制系統中各電器元件及其連接線路用一定的圖形表達出來，這就是電氣控制系統圖。，這就是電氣控制系統圖。電氣控制系統圖的種類：電氣控制系統圖的種類：電器原理圖、電器布置圖、電氣安裝接線圖電器原理圖、電器布置圖、電氣安裝接線圖

20、電氣原理圖電氣原理圖l電氣原理圖一般分主電路和輔助電路兩部分。電氣原理圖一般分主電路和輔助電路兩部分。l主電路：主電路：是電氣控制線路中大電流通過的部分，包括是電氣控制線路中大電流通過的部分，包括從電源到電機之間相連的電器元件；一般由組合開關從電源到電機之間相連的電器元件；一般由組合開關、主熔斷器、接觸器主觸點、熱繼電器的熱元件和電、主熔斷器、接觸器主觸點、熱繼電器的熱元件和電動機等組成。動機等組成。l輔助電路輔助電路:是控制線路中除主電路以外的電路，其流過是控制線路中除主電路以外的電路，其流過的電流比較小。輔助電路包括控制電路、照明電路、的電流比較小。輔助電路包括控制電路、照明電路、信號電路

21、和保護電路。其中控制電路是由按鈕、接觸信號電路和保護電路。其中控制電路是由按鈕、接觸器和繼電器的線圈及輔助觸點、熱繼電器觸點、保護器和繼電器的線圈及輔助觸點、熱繼電器觸點、保護電器觸點等組成。電器觸點等組成。 繪制電氣原理圖時應遵循的原則 l電氣原理圖中所有電器元件都應采用國家標準中統一規定的圖形符號和文字符號表示。l電氣原理圖中電器元件的布局，應根據便于閱讀原則安排。主電路安排在圖面左側或上方，輔助電路安排在圖面右側或下方。無論主電路還是輔助電路，均按功能布置，盡可能按動作順序從上到下，從左到右排列。l電氣原理圖中，當同一電器元件的不同部件（如線圈、觸點）分散在不同位置時，為了表示是同一元件

22、，要在電器元件的不同部件處標注統一的文字符號。對于同類器件，要在其文字符號后加數字序號來區別。如兩個接觸器，可用QA1、QA2文字符號區別。 繪制電氣原理圖時應遵循的原則 l電氣原理圖中，所有電器的可動部分均按沒有通電或沒有外力作用時的狀態畫出。對于繼電器、接觸器的觸點，按其線圈不通電時的狀態畫出，控制器按手柄處于零位時的狀態畫出；對于按鈕、行程開關等觸點按未受外力作用時的狀態畫出。l電氣原理圖中，應盡量減少線條和避免線條交叉。各導線之間有電聯系時，在導線交點處畫實心圓點。根據圖面布置需要，可以將圖形符號旋轉繪制，一般逆時針方向旋轉90，但文字符號不可倒置。三相籠型異步電動機降壓啟動控三相籠型

23、異步電動機降壓啟動控制線路制線路 降壓啟動方法l定子電路串電阻（或電抗）l星形三角形l自耦變壓器l延邊三角形l使用軟啟動器l使用變頻器 星形星形三角形降壓啟動線路三角形降壓啟動線路l啟動時將電動機定子繞組接成星形，加在電動啟動時將電動機定子繞組接成星形，加在電動機每相繞組上的電壓為額定值的機每相繞組上的電壓為額定值的1/ 3 ，Y形形連接時，加在電動機定子繞組上的電流是連接時，加在電動機定子繞組上的電流是連連接時的接時的1/3，從而減小了啟動電流對電網的影從而減小了啟動電流對電網的影響。當轉速接近額定轉速時，定子繞組改接成響。當轉速接近額定轉速時，定子繞組改接成三角形，使電動機在額定電壓下正常

24、運轉。三角形，使電動機在額定電壓下正常運轉。星形星形三角形降壓啟動控制線路三角形降壓啟動控制線路 特點和適用場合l優點：啟動電流特性好，結構簡單，價格低；l缺點：由于啟動轉矩也降低到了原來的1/3，所以轉矩特性差。l適合于輕載或空載啟動的場合。三相籠型異步電動機速度控制線路三相籠型異步電動機速度控制線路Speed Control Circuit of Three-phase Cage MotorsSpeed Control Circuit of Three-phase Cage Motors l概述概述 電氣調速方法l三相籠型異步電動機轉速公式：l調速方法 改變p：變極調速有級調速，簡單，適用

25、于要求不高的一般場合。 改變s：滑差電機已淘汰。 改變f：變頻調速調速性能最好，使用廣泛的調速方法。變極調速控制線路變極調速控制線路變頻調速與變頻器的使用變頻調速與變頻器的使用Variable Frequency Speed and Usage of Frequency Variable Frequency Speed and Usage of Frequency ConverterConverter l變頻器的類型變頻器的類型 根據變流環節分類l交直交變頻器 大多數變頻器都屬于交直交型 l交交變頻器 根據直流電路的濾波方式分類 l電壓型變頻器l電流型變頻器變頻器的類型變頻器的類型根據控制方式

26、分類lV/f控制控制機理：改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，在較廣范圍內調速運轉時，電動機的功率因數和效率不下降。這就是控制電壓與頻率之比，所以稱為V/F控制。特點l它是最簡單的一種控制方式，不用選擇電動機，通用性優良。l與其他控制方式相比，在低速區內電壓調整困難，故調速范圍窄，通常在1 10左右的調速范圍內使用。l急加速、減速或負載過大時，抑制過電流能力有限。l不能精密控制電動機實際速度，不適合用于同步運轉場合。 根據控制方式分類l矢量控制 機理：即將供給異步電動機的定子電流在理論上分成兩部分：產生磁場的電流分量（磁場電流）和與磁場相垂直、產生轉矩的電流分量（轉矩電流

27、）。該磁場電流、轉矩電流與直流電動機的磁場電流、電樞電流相當。 特點l需要使用電動機參數，一般用做專用變頻器。l調速范圍在1 100以上。l速度響應性極高，適合于急加速、減速運轉和連續4象限運轉，能適用于任何場合。l變頻器的類型變頻器的類型 根據輸出電壓調制方式分類lPAM方式 脈沖幅值調制（PAM，Pulse Amplitude Modulation） lPWM方式 脈沖寬度調制（PWM，Pulse Width Modulation） 根據輸入電源的相數分類l單相變頻器l三相變頻器變頻器的組成變頻器的組成主電路控制電路保護電路l主電路是給異步電動機提供調壓調頻電源的電力變換部分主電路是給異步

28、電動機提供調壓調頻電源的電力變換部分l（1）整流器：它把工頻電源變換為直流電源。）整流器：它把工頻電源變換為直流電源。l（2）平波回路：在整流器整流后的直流電壓中，含有電源）平波回路：在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產生的脈動電流也使直流電壓變倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）動。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）。裝置容量小時，如果電源和主電路構成器件有余量，可以省去。裝置容量小時，如果電源和主電路構成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。電感采用簡單的平波

29、回路。l（3）逆變器：同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為）逆變器：同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時間使所要求頻率的交流功率，以所確定的時間使6個開關器件導通、個開關器件導通、關斷就可以得到關斷就可以得到3相交流輸出。相交流輸出。l控制電路是給異步電動機供電（電壓、頻率可調）的主電路控制電路是給異步電動機供電（電壓、頻率可調）的主電路提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的“運算電路運算電路”，主電路，主電路的的“電壓、電流檢測電路電壓、電流檢測電路”，電動機的，電動機的“速度檢測電路速度檢測電路”，將運，將運算電路的控

30、制信號進行放大的算電路的控制信號進行放大的“驅動電路驅動電路”l保護電路保護電路保護電路保護電路:檢測主電路的電壓、電流等，當發生過載或過檢測主電路的電壓、電流等，當發生過載或過電壓等異常時，為了防止逆變器和異步電動機損壞，使逆變器停電壓等異常時，為了防止逆變器和異步電動機損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。止工作或抑制電壓、電流值。 l變頻器的主要功能變頻器的主要功能 頻率給定功能 升速、降速和制動控制 控制功能 保護功能l變頻器的操作方式變頻器的操作方式 數字操作器和數字顯示器 遠程操作 端子操作變頻器的選型變頻器的選型 1) 采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。 l2) 變頻器的負載類型；如葉片泵或容積泵等，特別注意負載的性能曲線，性變頻器的負載類型；如葉片泵或容積泵等，特別注意負載的性能曲線，性能曲