模拟直驱风力发电系统
直驱模拟风电机组
1、采用一台变频调速三相异步电机带动一台永磁同步发电机运行。
2、异步电动机功率不小于7.5kw,最高转速不低于为1500转/分。永磁发电机的功率不低于5kw,最高转速不低于1500转/分,变频器不小于7.5kw。
3、异步电动机和永磁发电机安装在同一个底座上,使用联轴器相连接。采用增量式光电编码器实时测量电机转速和转子位置,永磁发电机极数为8极。原动机的控制采用矢量变频器控制转速,用以模拟风速的变化,同时可以方便的通过计算机控制变频器实现三相异步电动机的转速、转矩调节模拟风机出力。
4、槽钢底座带专用的橡胶静音垫。
直驱风电机组模拟调速柜
5、采用矢量变频器,配备中文面板,可实现本地控制和远程控制两种模式。
6、风机调速软件,可进行风速控制调节。调速软件需具备3种控制模型:
1)线性VF模型:电压和频率对应的控制模型,可设定典型几种风速曲线,支持导入实际测量得到的风速―时间数据;
2)定叶尖速比控制模型:根据给出桨距角、叶片半径等值后,调速器会根据最大风能利用系数推到出对应的发电机转速。即通过建立好的风速模型,风机模型(包括桨距角、叶片半径等),按照最大风能利用系数即可得到发电机的最佳转速;
3)矢量控制模型:采用变频器力矩模式输出带动机组,通过控制电机转速改变发电机输出功率,从而实现风机的功率跟踪功能,可通过建立好的风速模型,风机模型(包括桨距角、叶片半径、齿轮比等),按照最大风能利用系数得到发电机的最佳转速,获取最大输出功率。
7、配备保护开关。
直驱风机背靠背变流柜(开放式架构)
8、采用背靠背一体化结构,机侧整流和网侧逆变集成到一起,PMSG发出的电能经定子PWM变换器转换为直流电,中间直流母线并联大电容起稳压和能量储存缓冲的作用,最后经过并网PWM变换器转换为与电网同频的交流电馈入电网。
9、流柜功率不小于5KW。
10、需采用32位DSP芯片TMS320F28335控制,采用IPM功率模块。
11、正弦波输出,自动同步并网,电流谐波含量小,对电网无污染、无冲击;配备RS232/RS485通信接口,实现远程数据采集和监视。
12、具备三相隔离型工频变压器,具备电气隔离特性。
13、采用开放式硬件架构,主控板、采集板、功率板、继电器板等板卡需各自独立封装,且柜体在板卡部分的封板需采用合页结构,板卡可更换。
14、需要额外提供一块变流器的核心控制板,需可完全替换原控制板。开放控制板的JTAG仿真接口,开放控制板、采集板、驱动板和继电器等所有板卡的硬件接口定义,提供硬件结构图纸。
15、提供变流器所有电路板硬件原理图(PDF):控制板,电源板,信号板,电容板,驱动板。
16、开放控制板的debug接口,客户可以烧写自己的程序。
17、开放变流器全部软件的源代码代码,包含SVPWM算法、电机控制算法,不接受LIB库调用方式,包括但不限于程序主框架、硬件驱动功能、硬件配置功能、通讯功能、保护功能、编码器功能、采样功能、SVPWM算法和电机控制算法等。
18、提供硬件原理图和源代码开放承诺书,并逐项列出原理图和源代码开放列表。
19、需具备常用快速原型控制器硬件接入接口,支持RCP控制器实时控制。
风力发电能源监控软件
20、主界面,显示系统工作的运行信息以及运行状态、所有实验控件、系统的启停控件、以及实时的电压电流波形控件。
21、实时波形采集界面,显示发电机组输出电流波形、整流器输出直流电压和直流电流波形、逆变器输出交流电压和交流电流波形。
22、监控软件中具备算法研究界面,即电网定向矢量算法。通过所示界面用户可以非常清晰的了解算法的结构,同时可以获取每个步骤的计算结果值,包括克拉克变换/反变换、帕克变换/反变换的参数值,同时具备PI参数控制功能,通过改变PI参数从而观察算法变化,以便仿真分析。
23、实验数据界面,可根据登录用户和时间保存实验运行数据,包含所有的实时数据、状态量、故障信息、波形数据等,可以支持二次开发处理,支持各种曲线绘制、可以将数据导出为mat格式,可在matlab软件中打开。
24、采用MODBUS TCP协议,可直接通过监控软件操作系统设备。
25、需实现以下实验:
1)直驱式风力发电仿真平台认知(认识实验);
2)背靠背式三相交流变频器原理验证实验(验证实验);
3)自然风模拟控制实验(研究实验);
4)背靠背式变频器电压、电流输出实验(验证实验);
5)模拟风机三相交流并网实验(研究实验);
6)背靠背式变频器控制方法研究实验(创新实验);
7)背靠背式变频器SVPWM算法研究实验(创新实验)。