风力发电原理课程设计指导书

（20##年版）

河北工业大学

风能与动力工程系

一、设计目的

风力发电是风能利用的主要形式，风力发电机组（以下简称风机）是将风能转化为电能的主要设备。控制系统是其中重要的组成部分，不仅保证风机的正常运行，而且要从风中捕获尽可能多的能量转化为电能，平稳地送入电网。

风力发电原理课程设计是一个综合运用知识的过程，它涵盖了风力发电、传感器、计算机控制系统、可编程逻辑控制器、现场总线等方面的基础知识。

本次课程设计以300KW的海上风力发电机组为控制对象，通过系统设计，以便使学生掌握风力发电控制系统设计的总体思路和方法。

二、设计内容

设计内容包括：

（1）系统分析，包括需求分析、对象特性分析、安全分析等；

（2）控制系统设计，包括控制逻辑、控制回路、控制算法等的选择及理由，风电机组开机、停机等控制逻辑以流程图表达；

（3）控制系统选型，包括PLC、IO卡件、通讯网络的选择，并表达出各单元之间的信号连接；

（4）控制方案经济效益分析。

下面是风机参数及控制要求介绍。

一、风机模型介绍

1. 风机机型

变桨距变速风力发电机组，具体包括：风轮、机舱、塔架。风轮采用水平轴、三叶片、上风向布置；叶片采用液压变桨系统；舱内机械采用沿轴线布置，主要包括变速齿轮箱、双馈异步发电机；偏航系统采用异步电机控制。

风机位于海上风电场中，从海风中捕获能量并网发电。海面风力在6级左右，平均风速12m/s。为实现无人值守，必须进行全自动控制。

2. 设计参数

¹⁾偏航角每360°为1圈，偏航角范围-1800°~+1800 °即为-5圈~+5圈。

3. 输入输出数据

（1）发往控制器的模拟量数据

（2）发往控制器的数字量数据

（3）控制器输出的模拟量数据

¹⁾变桨控制系统输入给被控对象的就是桨距角的设定值；被控对象输出给变桨控制系统的是桨距角的实际测量值。

（4）控制器输出的数字量数据

4. 开机步骤

（1）检测到风速大于启动风速时，可以启动风机。

（2）风机偏航，自动正对风向。风向角与风机偏航角之差不超过5°即可认为风机已正对风向。

（3）打开风机机械刹车开关。

（4）自动控制桨距角逐渐到0°，使叶片垂直迎风。

（5）当发电机转速达到同步转速1500rpm附近时，闭合并网开关，开始发电。

5. 停机步骤

（1）给出停机信号后，自动控制桨距角到90°。

（2）检测到功率为0后，将风机切出电网，并发出风机机械刹车信号。

二、控制任务

1. 偏航控制

风的方向始终处于变化之中，要求设计偏航控制算法，保证风机始终正对风向，最大限度的从风中获取能量。当风向角与风机偏航角之差超过5°，即需要进行偏航控制。

当风机偏航超过3圈（±1080°）时，需设计解缆控制程序，防止内部电缆发生缠绕。

2. 桨距控制

当风速超过额定风速，风机输出功率过高可能致使硬件设备受损。设计功率控制算法，通过桨距控制限制风机吸收的功率，保证机组的安全、稳定运行。

3. 转速控制

当风速低于额定风速时，通过控制发电机转速实行最大风能追踪，以获得最大的能量。设计转速控制算法，通过转速控制维持最大风能利用系数。

4. 风机全自动启动

按照开机步骤实施风机全自动开车，保证开车稳步进行。在开车过程中，叶片上的升力和阻力与桨距角之间呈现非线性关系，要保证随着桨距角的减小，风机的升力始终大于阻力，确保风机转速达到额定转速附近。

5. 运行状态监测

在风机整个运行过程中，监测电力参数、风力参数、机组状态参数以及各种反馈信号等，确保风机稳定运行，在出现风速低于启动风速、刹车故障、并网故障等异常运行状态时执行停机操作。

要求：

1. 提交A4打印版设计报告；

2. 可2-3人一组；

3. Deadline：20##年7月7日，班长收齐后，交到7A-808.

第二篇：《数据库原理》课程设计指导书

《数据库原理》课程设计指导书

一、课程设计的目的和意义

《数据库原理课程设计》是实践性教学环节之一，是《数据库原理》课程的辅助教学课程。通过课程设计，使学生掌握数据库的基本概念，结合实际的操作和设计，巩固课堂教学内容，使学生掌握数据库系统的基本概念、原理和技术，将理论与实际相结合，应用现有的数据库管理系统软件，规范、科学地完成一个小型数据库的设计与实现，把理论课与实验课所学内容做一综合，并在此基础上强化学生的实践意识、提高其实际动手能力和创新能力。

二、设计要求

通过设计一完整的数据库，使学生掌握数据库设计各阶段的输入、输出、设计环境、目标和方法。熟练掌握两个主要环节——概念结构设计与逻辑结构设计；熟练的使用SQL语言实现数据库的建立、应用和维护。集中安排1周进行课程设计，以小组为单位，一般2~3人为一组。教师讲解数据库的设计方法以及布置题目，要求学生根据题目的需求描述，进行实际调研，提出完整的需求分析报告，建立概念模型、物理模型，在物理模型中根据需要添加必要的约束、视图、触发器和存储过程等数据库对象，最后生成创建数据库的脚本，提出物理设计的文档。

要求如下：

1、要充分认识课程设计对培养自己的重要性，认真做好设计前的各项准备工作。

2、既要虚心接受老师的指导，又要充分发挥主观能动性。结合课题，独立思考，努力钻研，勤于实践，勇于创新。

3、独立按时完成规定的工作任务，不得弄虚作假，不准抄袭他人内容，否则成绩以不及格计。

4、课程设计期间，无故缺席按旷课处理；缺席时间达三分之一以上者，其成绩按不及格处理。

5、在设计过程中，要严格要求自己，树立严肃、严密、严谨的科学态度，必须按时、按质、按量完成课程设计。

6、小组成员之间，分工明确，但要保持联系畅通，密切合作，培养良好的互相帮助和团队协作精神。

三、课程设计选题的原则

课程设计题目以选用学生相对比较熟悉的业务模型为宜，要求通过本实践性教学环节，能较好地巩固数据库的基本概念、基本原理、设计方法等主要相关知识点，针对实际问题设计概念模型，并应用现有的工具完成小型数据库的设计与实现。具体选题参考见附录。

四、课程设计的一般步骤

课程设计大体分五个阶段：

1、选题与搜集资料：根据分组，选择课题，在小组内进行分工，进行系统调查，搜集资料。

2、分析与设计：根据搜集的资料，进行功能与数据分析，并进行数据库、系统功能等设计。

3、程序设计：运用掌握的语言，编写程序，实现所设计的模块功能。

1

4、调试与测试：自行调试程序，成员交叉测试程序，并记录测试情况。

5、验收与评分：指导教师对每个小组的开发的系统，及每个成员开发的模块进行综合验收，结合设计报告，根据课程设计成绩的评定方法，评出成绩。每个小组的每位同学都必须提交课程设计报告，报告内容必须包括整个小组题目的需求分析、题目的所有功能模块、自己所完成的内容的设计过程和实现方法。报告内容要求详尽、规范。

注：课程设计最后需要提交的成果有：每个小组的各个组员的课程设计报告，课程设计程序（每组提交一个即可）。课程设计成果严禁抄袭。

五、本课程设计内容与要求

掌握数据库的设计的每个步骤，以及提交各步骤所需图表和文档。通过使用目前流行的DBMS，建立所设计的数据库，并在此基础上实现数据库查询、连接等操作和存储器等对象设计。

1、需求分析：根据自己的选题，及书写相关的文字说明。

2、概念结构设计：绘制所选题目详细的E-R图。

3、逻辑结构设计：将E-R图转换成等价的关系模式；对模式进行评价，调整模式，使其满足性能、存储等方面要求；根据局部应用需要设计外模式。

4、物理结构设计：选定实施环境，存取方法等。

5、数据实施和维护：用DBMS建立数据库结构，加载数据，实现各种查询、链接应用程序，设计库中存储器等对象，并能对数据库做简单的维护操作。

6、用某一面向对象可视化编程语言设计数据库的操作界面。

7、设计小结：总结课程设计的过程、体会及建议。

8、其他：参考文献、致谢等。

六、课程设计报告要求

课程设计报告有四个方面的要求：

1、问题描述。包括此问题的理论和实际两方面。

2、解决方案。包括：E-R模型要设计规范、合理，数据库的设计要考虑安全性和完整性的要求。

3、解决方案中所设计的E-R模型、关系模式的描述与具体实现的说明。

4、具体的解决实例。

2

《数据库原理》课程设计题目（供学生参考选题）

3

4

参考书籍：

[1] Visual Basic 课程设计与系统开发案例 伍俊良 清华大学出版社 2002.8 [2] Delphi 和 C++Builder 课程设计与系统开发案例伍俊良 清华大学出版社 2002.8 [3] Delphi6 数据库系统开发实例导航 陈预龙 人民邮电出版社 2002.6 [4] PowerBuilder8.0 数据库系统开发实例导航 何旭洪 人民邮电出版社 2002.6 [5] Visual FoxPro6.0 数据库系统开发实例导航 邵洋 人民邮电出版社 2002.6

5

[6] Visual Basic 6.0 数据库系统开发实例导航 刘韬 人民邮电出版社 2002.6

[7] PowerBuilder 课程设计案例精编 卫海 中国水利水电出版社 2002.8

[8] PowerBuilder 开发应用实例 李政 中国水利水电出版社 2002.5

[9] PowerBuilder 从基础到应用 崔杜武 人民邮电出版社 2002.4

[10]ASP.NET+ADO.NET 项目开发实例 樊建 清华大学出版社 2004.3

[11]viaual C# 高级编程范例 谭桂华等 清华大学出版社 2004.5

[12] ASP.NET WEB 站点 李明刚等 清华大学出版社 2004.5

[13] SQL Server实用教程 郑阿奇等 电子工业出版社 2002.8

[14] Access2003数据库应用 李佳等 人民邮电出版社 2006.8

[15] Visual Basic .Net 数据库开发 刘宝顺 清华大学出版社 2004.3

[16] 数据库原理与应用 赵杰等 人民邮电出版社 2002.2

[15] Visual Basic 数据库系统开发技术 郭琦 人民邮电出版社 2003.12

[16] 管理信息系统 黄梯云等 高等教育出版社 2004.10

[17] 管理信息系统 薛华成 清华大学出版社 1995.5

[18] SQL Server 2000应用系统开发教程 李春葆，曾慧 清华大学出版社 2005

注：学生可根据自己的需求，自行选题，但必须经指导老师审核（是否符合课程设计的基本要求）批准。

6