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10KW雙饋式風力發(fā)電實驗室模擬系統(tǒng)，是根據(jù)目前上風力發(fā)電行業(yè)應用較廣泛的變速恒頻雙饋風力發(fā)電機組設計的模擬實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有模擬變速恒頻風力機組并網(wǎng)發(fā)電的功能及特性，為風電行業(yè)科研、教學提供Z有力的幫助。
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10KW雙饋式風力發(fā)電實驗室模擬系統(tǒng)|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置
1.10KW雙饋式風力發(fā)電實驗室模擬系統(tǒng)|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 概述
10KW雙饋式風力發(fā)電實驗室模擬系統(tǒng)，是根據(jù)目前上風力發(fā)電行業(yè)應用較廣泛的變速恒頻雙饋風力發(fā)電機組設計的模擬實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有模擬變速恒頻風力機組并網(wǎng)發(fā)電的功能及特性，為風電行業(yè)科研、教學提供zui有力的幫助。
2. 機組功能及特性
圖 雙饋發(fā)電實驗臺圖片（正面） |
本系統(tǒng)采用異步變頻拖動單元，寬范圍模擬風力發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速，用戶可根據(jù)需要調(diào)節(jié)拖動單元轉(zhuǎn)速來達到模擬風速變化引起的發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化。通過開放式主控系統(tǒng)，用戶可以根據(jù)自己的實驗需求給定發(fā)電機轉(zhuǎn)矩，通過變流系統(tǒng)控制雙饋發(fā)電機的功率輸出，達到變速恒頻風力機組的并網(wǎng)發(fā)電等過程各參數(shù)的實驗研究。
2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示及原理
系統(tǒng)分為拖動單元、控制單元、發(fā)電單元、測量單元。
拖動單元：模擬系統(tǒng)因風速變化而引起的轉(zhuǎn)速變化
控制單元：分析系統(tǒng)狀態(tài)，控制系統(tǒng)運行，實現(xiàn)數(shù)據(jù)模擬
并網(wǎng)發(fā)電單元：雙饋發(fā)電機與并網(wǎng)變流器實現(xiàn)風機并網(wǎng)過程。
測量單元：系統(tǒng)各信號采集傳輸?shù)街骺叵到y(tǒng)中。
Converter 變流器 IGBT |
Converter 變流器 IGBT |
PWM control控制 |
IαIβIγ d-q |
Ls+Lm |
IsaIsb Isc |
αβ |
3φ d-q μ |
Lr+Lm |
Rectangular to polar矢量極坐標變換 |
Ird |
Irq |
90° |
∠ψ |
ψ= ψs+ ψr |
ψ |
Power table目標功率表 |
P+I |
÷ |
Current transfomer電流傳感器 |
Td N |
1/K |
I*rq |
Max constant torquezui大恒定轉(zhuǎn)矩限制 |
實際功率 actual power |
發(fā)電機轉(zhuǎn)速 generator speed N |
filter |
Td |
_ |
+ |
I*rd |
～ |
÷ |
VAR/P.F 無功控制 |
e-Jθ |
Id Iq
|
1 |
2 |
3 |
4 |
原理框圖如：
2.2系統(tǒng)功能
實現(xiàn)變速恒頻風力機組發(fā)電狀態(tài)的模擬，包括轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、發(fā)電量及有功、無功調(diào)節(jié)。具體如下：
1）風力發(fā)電機接線形式實驗
2）空載運轉(zhuǎn)實驗
3）并網(wǎng)過程實驗(結(jié)合并網(wǎng)模塊)
4）并網(wǎng)連續(xù)運行實驗(結(jié)合并網(wǎng)模塊)
5）風速模擬實驗
6）轉(zhuǎn)距模擬實驗
7）發(fā)電功率模擬實驗
8）其它相關(guān)發(fā)電性能及測量實驗
9）脫網(wǎng)保護模擬實驗
10）控制策略模擬實驗等（無）
2.3 系統(tǒng)主要模塊參數(shù)及功能
2.3.1雙饋發(fā)電機
繞線轉(zhuǎn)子雙饋異步發(fā)電機，與大型風電機組繞組結(jié)構(gòu)模式相似。
具體技術(shù)參數(shù)如下：
系統(tǒng)中雙饋電機的功能原理如下：兆瓦機組中的雙饋電機采用的是繞線式異步電機結(jié)構(gòu)。將電機定子接到工頻電網(wǎng)上，轉(zhuǎn)子接到四象限變頻器上，使定轉(zhuǎn)子同時饋電。從以上分析可知，雙饋電機轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的基波旋轉(zhuǎn)磁勢相對于轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)差角速度旋轉(zhuǎn)，相對于定子以同步速旋轉(zhuǎn)。該磁勢與定子三相電流產(chǎn)生的定子基波磁勢相對靜止，在氣隙中形成合成磁勢。根據(jù)電磁感應定律，該合成磁勢在氣隙中產(chǎn)生的合成磁通將在定、轉(zhuǎn)子繞組中分別感應電勢和，另外，雙饋電機從結(jié)構(gòu)上看，當轉(zhuǎn)子采用三相對稱繞組，且通三相交流電流勵磁時，就相當于一臺轉(zhuǎn)子方施加電壓的繞線式異步電機(與感應電機相似)。因此我們可以按照異步電機等效電路的分析方法進行分析。雙饋電機的轉(zhuǎn)子繞組中總是作用著兩個頻率都是的電源。一個是轉(zhuǎn)子感應電動勢（是轉(zhuǎn)子開路時的感應電動勢），另一個是轉(zhuǎn)子繞組外加電壓。下面是雙饋電機等效電路圖及相量圖：
圖 雙饋電機等效電路圖及相量圖
由等效電路可得：
(2.1)
式(2.1)中：——分別為定子繞組中的感應電勢、電流、電阻和電抗；
——分別為轉(zhuǎn)子側(cè)繞組感應電勢、電流、電阻和電抗折算到定子后的歸算值；
——分別為激磁繞組激磁電流、磁化電阻、磁化電抗值；
——分別為定子電壓、轉(zhuǎn)子側(cè)的電壓歸算值和電機的轉(zhuǎn)差率；
如果給定定子電壓、定子電流、功率因數(shù)角和轉(zhuǎn)差率s，且知道電機的電阻、電抗參數(shù)，則從電路圖中我們可以求出轉(zhuǎn)子電壓，轉(zhuǎn)子電流和激磁電流。近似認為轉(zhuǎn)子外加電壓矢量與轉(zhuǎn)子感應電動勢矢量的夾角為，由等效電路和相量圖可得：
(2.2)
所以轉(zhuǎn)子電流為：
(2.3)
或者
(2.4)
式中：；
；
；
；
；
將(2.4)式展開，就可以得到轉(zhuǎn)子電流的有功分量和無功分量：
(2.5)
因為雙饋電機的電磁轉(zhuǎn)矩可以由轉(zhuǎn)子電流的有功分量求出，表達式為：
(2.6)
由電磁轉(zhuǎn)矩表達式(2.6)可以看出雙饋電機的電磁轉(zhuǎn)矩同成正比，同時有功功率也可以由確定。因此通過(2.5)可以知道：獨立的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子側(cè)的外加電壓的幅值和相位角，就可以調(diào)節(jié)雙饋電機的有功功率和無功功率。
2.3.2雙饋發(fā)電逆變單元
四象限變頻器，執(zhí)行普通工業(yè)標準的變頻器，技術(shù)參數(shù)參照定貨后實際產(chǎn)品，附帶技術(shù)參數(shù)書?；拘阅埽侯~定功率：7.5kW ；響應速度：<300us
2.3.3 模擬風速拖動系統(tǒng)
1.變頻器：
變頻器容量：20KW
輸出電壓：0－480V
輸出頻率：0－500HZ
2.驅(qū)動變頻器
電機額定容量：11kVA
額定轉(zhuǎn)速：1460r/min（因為電機為變頻電機，較寬的轉(zhuǎn)速范圍仍然維持較好性能）
額定輸出電壓：380V
3.通訊模式：PROFIBUS 連接主控PLC。同時提供CAN總線（網(wǎng)口、COM口、MPI總線）
定貨后按照實際產(chǎn)品，附帶技術(shù)參數(shù)書。
2.3.4檢測用傳感器
電機速度，位置編碼器（增量式編碼器），電流，電壓傳感器。隨驅(qū)動器供貨，具體按照定貨實際參數(shù)
2.3.5 PLC控制系統(tǒng)
系統(tǒng)可以通過遠程操控，提供標準的編程接口。可以采用標準的OPC接口，設定IP地址，通過組態(tài)軟件與網(wǎng)絡控制器聯(lián)網(wǎng)通訊；具體的控制軟件編程需要系統(tǒng)軟件預留接口。
2.3.6電控柜系統(tǒng)
由拖動及勵磁逆變電柜和主控電柜組成。項目交付時提供維護電路圖。
2.3.7 底 座
底座的設計與系統(tǒng)設計過程中采用的具體器件有關(guān)，只有安裝全部部件到位后才能zui終確定結(jié)構(gòu)尺寸及加工。
2.3.8 安全鏈
超速等故障保護系統(tǒng)，可以避免系統(tǒng)失控。
2.3.9 電 源
實驗室提供3相5線380V交流電源，如果實驗室有其它智能系統(tǒng)或易受干擾的計算機等系統(tǒng)，不能接受逆變電源回饋電網(wǎng)，以免影響電力系統(tǒng)正常工作.
試驗臺尺寸：平臺尺寸長2000mm，寬800mm。
風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置系列產(chǎn)品
風力發(fā)電機特性實驗箱|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BP-FL33 | |
風光互補發(fā)電測量與控制實訓系統(tǒng)|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BP-F500 | |
500W風光互補并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)教學實訓臺|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BP-TYN07 | |
風光互補發(fā)電、充電、逆變實訓裝置|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BP-FG02 | |
風光互補發(fā)電實驗臺|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPP-GF05型 | |
風力發(fā)電系統(tǒng)| 風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPKJ-2000B | |
輪轂旋轉(zhuǎn)變槳機艙跟蹤發(fā)電整流逆變實訓裝置|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPFL-FL233 | |
風光互補微網(wǎng)機電實訓系統(tǒng)|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPP-F500B | |
風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPP-SWP01 | |
風光互補路燈實驗系統(tǒng)|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPP-T12 | |
風光互補發(fā)電充電逆變實訓裝置|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPP-FG01 | |
輪轂旋轉(zhuǎn)變槳機艙跟蹤實訓裝置 （豪華型）|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPP-FL30 | |
風向跟蹤風力發(fā)電實訓裝置|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPP-FX02型 | |
風力發(fā)電教學實訓裝置|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPP-FL09 | |
300W風光互補離網(wǎng)發(fā)電實驗系統(tǒng)|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPP-FD11 | |
大型雙饋風力發(fā)電實驗系統(tǒng)|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPP-FN02型 | |
風力發(fā)電機特性實驗箱|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPP-FL33 | |
風力發(fā)電整流逆變實訓裝置|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPP-FL01型 | |
500W風光互補并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)教學實訓臺|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPP-TYN07 | |
10KW風光互補微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)教學實訓臺（室內(nèi)外）|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPP-TYN06 | |
1KW永磁風力發(fā)電機并網(wǎng)實驗系統(tǒng)|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPP-KW | |
400W風力發(fā)電教學實驗實訓裝置|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPP-FJ400A | |
軸流風機|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPZL-35-1 | |
風光互補發(fā)電測量與控制實訓系統(tǒng)|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPP-F500 | |
風光互補發(fā)電充電、逆變實訓裝置|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPP-FG03 | |
輪轂旋轉(zhuǎn)變槳機艙跟蹤發(fā)電整流逆變實訓裝置 （型|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPFL800 | |
輪轂旋轉(zhuǎn)變槳機艙跟蹤實訓裝置 （高檔型）|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPFL700 | |
輪轂旋轉(zhuǎn)變槳機艙跟蹤實訓裝置 （普通型）|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPFL608 | |
風向跟蹤風力發(fā)電實訓裝置4|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPFL607 | |
風向跟蹤風力發(fā)電實訓裝置3|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPFL604 | |
風向跟蹤風力發(fā)電實訓裝置2|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPFL602 | |
雙聯(lián)風力發(fā)電整流逆變實訓裝置|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPFL601 | |
室內(nèi)風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPFL600 | |
風能轉(zhuǎn)換發(fā)電測試實驗箱|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPFL508 | |
2200W風光互補發(fā)電實驗實訓裝置|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPFL506 | |
風光互補發(fā)電系統(tǒng)教學實驗實訓裝置（并網(wǎng)）|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPFL505 | |
4KW風光互補微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)實驗實訓裝置|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPFL504 | |
1KW風力發(fā)電并網(wǎng)實驗系統(tǒng)|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPFL503 | |
1KW風力發(fā)電離網(wǎng)系統(tǒng)|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPFL501 | |
1KW風光互補發(fā)電并網(wǎng)實驗系統(tǒng)|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPFL500 | |
風光互補發(fā)電測控實訓系統(tǒng)|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPFL409 | |
小型風力發(fā)電教學實驗平臺|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPTEP-WP61 | |
風光互補基本實驗平臺（室內(nèi)）|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPT-22型 | |
大型風機縮比控制系統(tǒng)實驗臺|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPTEP-SUV-WIND | |
大型風力發(fā)電機在線檢測裝置|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPTEP-WINSKF | |
BPFL406 | ||
風力發(fā)電機液壓實驗臺|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPTEP-WINPH | |
風光互補電力電子裝置開發(fā)實驗平臺|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPTEP-ELEXPE | |
風光互補發(fā)電實驗系統(tǒng)|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPTEP-SW61型 | |
風光互補發(fā)電實驗臺（室外型）|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPTEP-WSOLA-F-1500型 | |
新型風力發(fā)電整流逆變教學實訓平臺|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPT-51型 | |
10kW風機用儲能式功率調(diào)節(jié)實驗系統(tǒng)教學平臺|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPT-50型 | |
永磁風力發(fā)電教學演示實驗臺|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPT-48型 | |
雙饋風力發(fā)電教學演示實驗臺|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPT-SF型 | |
大型縮比風力發(fā)電機組教學演示實驗臺|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPT-47型 | |
風力發(fā)電模擬系統(tǒng)教學平臺|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPT-WTS型 | |
異步風力發(fā)電教學演示實驗臺|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPT-43型 | |
風力發(fā)電控制系統(tǒng)教學演示實驗臺|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPT04型 | |
風力發(fā)電教學試驗臺|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPT-03型 | |
風力發(fā)電實驗臺、太陽能發(fā)電實訓平臺|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPFL403 | |
室內(nèi)模擬風力發(fā)電實驗系統(tǒng)|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPFL402 | |
風光互補供電系統(tǒng)工程離網(wǎng)|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPFL401 | |
400W磁懸浮風力發(fā)電機|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPFL400 | |
小型風力發(fā)電實訓裝置|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPNFD-1型 | |
風電液壓實訓系統(tǒng)|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPNYY-1型 | |
雙饋異步風力發(fā)電實驗系統(tǒng)|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPNSK-1型 | |
大型雙饋異步風力發(fā)電仿真系統(tǒng)（15kW，液壓變槳）|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPNSK-2型 | |
大型永磁同步風力發(fā)電仿真系統(tǒng)（10kW，液壓變槳）|風力發(fā)電技術(shù)及應用實訓裝置 | BPNYC-2型/2A型/3A型 |