题目：风电机组电动变桨控制系统研究与设计

二十世纪下半叶以来，全球化石能源资源日益紧缺，环境污染日趋加重，在此背景下，国际社会越来越重视风能的大规模开发利用，开启了风力发电的快速发展期。研究大型风电机组及其控制技术具有十分重要的现实意义。变桨距功率控制是当今大型风力机的关键技术之一，本文以兆瓦级风力发电机组为依托，研究设计一款电动变桨距控制系统。基于实际用户的技术数据，对控制模型进行研究，设计了基于三闭环控制的电动变桨系统方案，搭建试验样机，完成实验测试，进行了从仿真到试验、从理论到实践的工程化研究，所设计的样机系统顺利完成装机风场的工程性应用，实现了大转距、高可靠变桨。 本文从分析变桨距控制的基本规律入手，给出变桨距系统的总体结构框图，并对变桨控制过程中的系统工作状态进行分析。以直流电动变桨距控制系统为研究对象进行模型研究，进行了基于真实设计数据的模型仿真。仿真结果表明，所建简化模型响应快速准确，控制效果良好。 本文设计了一种基于三闭环控制的电动变桨系统方案。根据机组技术要求，提出五种工作模式、四个信息等级、四条控制回路的总体构想，分别从系统要求、硬件设计、软件设计、结构设计几方面给出设计思路。特别针对风机安全进行了低电压穿越、后备电源、故障响应机制设计，提高了系统的运行可靠性。 本文设计了实验方案和测试项目，在载荷试验平台和整机试验平台上对样机进行测试验证。利用PLC模拟主控上位机，分别对响应时间、精度、工作状态、带载能力进行测试，测试结果满足用户指标要求。 样机经客户风场实际运行显示，本系统在机组运行状态良好，能够保证机组具有良好的起制动性能，额定风速以上能够保持满发状态，验证了设计的合理性。