HYXNY-F4雙饋異步風力發電實驗係統一、產品概述 雙饋異步風力發電（diàn）實驗係統由雙饋異步發電機組、控製屏（píng）、變流器櫃、大功率（lǜ）三相自（zì）耦調壓器、監控（kòng）軟件六部分組

HYXNY-F4雙饋異步風力發電實驗係統

一、產品概述
    雙饋異步風力發（fā）電（diàn）實驗係統由雙饋異（yì）步發電機組、控製屏、變流（liú）器櫃、大功率（lǜ）三相自耦調壓（yā）器、監控軟件六部分（fèn）組（zǔ）成。
    本（běn）係統采用直流（liú）電動機來模擬風力機，通過風（fēng）電上位（wèi）機軟（ruǎn）件，監控PLC來控製直流調速器，通過改（gǎi）變（biàn）直流電動機電樞繞（rào）組（zǔ）端電壓來模擬自然狀態下風速的變化，實現輸出功率（轉矩）的控製，完成風（fēng）力機的模擬控製。
  工（gōng）業PC采用力控組態軟件經PLC可編程控製器通過RS-485/USS協議與（yǔ）調速器通（tōng）信（xìn），調速器將機組轉速信號、電樞電流、電壓信號等信（xìn）號上傳，監控軟件根據調速器上傳的信號以及虛擬風速信號，通過數字化的典型風（fēng）力機特性曲線，計（jì）算出風力機的輸出功率或轉矩（jǔ），並將其作為直流電（diàn）動機的（de）控製指令通過RS485下置作為調速器的給定（dìng）端加以執行（háng），由數字直流調速器驅動直流（liú）電動機。其中係統監（jiān）控管理（lǐ）主要是對係統各智能控製裝置的數據采集與監視控製，實現風電（diàn）SCADA。

  發電機采用雙饋異步發電機，變流器控製部分采用DSP處理器（qì）；功率部分采用（yòng）雙向（xiàng）背靠（kào）背PWM變流器模塊。電網（wǎng）則采用9kVA調壓器來模擬。

二、技術（shù）方（fāng）案
   在風力發電技術中，大（dà）型變速恒頻風力發電技術（shù）已經成為其主要發展方向之一。其（qí）中（zhōng），交流勵（lì）磁（cí）雙饋電機（jī）發電是一種比較優化的控製方案。它是通（tōng）過在雙饋發電機的（de）轉子側施加三相（xiàng）交流電源進行勵磁，調節勵磁電流的（de）幅值、頻率和相位，實現定子側輸出（chū）電量的控製。
   雙饋異步發電（diàn）機在結構上類（lèi）似繞線式異步（bù）感應電機，定子與一般的（de）交流電機一樣也有三相分布式繞組；轉（zhuǎn）子與一般電機不同，它也有（yǒu）三相分布式繞組。運行時定子側直接接入工頻的三（sān）相電網，轉子側通過變頻器接入所需的低頻電流。因為定子與轉子側都有能量的流動，所以稱為雙饋電（diàn）機。也（yě）可以稱為（wéi）交流勵磁電機，因為轉子是通過變（biàn）頻器接入的低頻電流勵磁的。
   根據變速恒頻（pín）雙饋風力發（fā）電係統對交流勵磁電（diàn）源的要求，針對目前適合用作交流勵（lì）磁電源的變流器進行詳細深入的比較分析，認為在目前的電（diàn）力（lì）電子技術（shù）條件下，兩電平（píng）電壓型雙PWM變流器是可用作變速恒頻雙饋風（fēng）力發（fā）電機（jī）交流勵磁電源*具優勢的（de）一種變流器。
    兩電平電（diàn）壓型雙PWM變流器是由兩個完全相同的兩（liǎng）電（diàn）平電壓型（xíng）三相PWM變流器通過直流母線連接而成，如圖3所示，其（qí）英文（wén）名稱為Back-to-Back PWM Converter。由於（yú）在變速恒頻交流勵磁雙饋風力發電係統的運行過程中（zhōng），兩個PWM變流器的工作（zuò）狀態經常變換，通常不再以它們（men）工作於整（zhěng）流或（huò）逆變的狀態來（lái）區分它們，而是按照它們的位置分別稱之為網側PWM變（biàn）流器和轉子側即機側PWM變流器。
  在具體的運行（háng）控製過程中，這兩個PWM變流器各司（sī）其職。其中，網側變流器（qì）的任務主要（yào）有兩（liǎng）個，一是保證其良好的輸入特性，即（jí）輸入電流的波形（xíng）接近正弦（xián），諧波含量少，功率因（yīn）數符合要求，理論上（shàng）網側PWM變流器可獲得任意可（kě）調的功率因數，這就為整個係統的（de）功率因數的控製提供了另一個途（tú）徑；二是保（bǎo）證直流母線電壓的穩定，直流母線電（diàn）壓的穩定是兩個PWM變流器正常（cháng）工作的前提，是通過對輸入電流的有效控製來實現的。
   轉子側變流器（qì）的作（zuò）用主要有兩個方麵，一是給DFIG的轉子提供勵磁分量（liàng）的電流，從而可（kě）以調節DFIG定（dìng）子（zǐ）側所發出的無功功率；二是通過控製DFIG轉子轉（zhuǎn）矩分量的電流控製DFIG的轉速或（huò）控製DFIG定子側所發出的有功功率，從而使DFIG運行在風力機的*佳功率曲線上，實現*大風能追蹤（捕獲）運行。  
三（sān）、實驗（yàn）平台的技術性能﹑指標及（jí）配備
   1.  技術性能
   1.1輸入電壓：三相四線～380V±10%  50Hz
   1.2裝置容量：＜15.0kVA
   2.  裝置構成及各（gè）主要（yào）元件性（xìng）能（néng）指（zhǐ）標（biāo）
   包括雙饋異步風力（lì）發電機組、風力（lì）機控製櫃、雙饋變流器櫃、大功率（lǜ）三相自耦調（diào）壓器、監（jiān）控軟（ruǎn）件六個部分。
   2.1雙饋異步風力發電機（jī）組
   發（fā）電機（jī）組由直流電動機、雙饋（kuì）異（yì）步風力發電機（jī）、轉速傳感器、機組固定（dìng）底盤（pán）及配套件等（děng）構成。
   2.1.1直流電動機
   Ø  額定電樞電（diàn）壓（yā）：DC440V
   Ø  額定功率：4kW
   Ø  額（é）定轉速：1500r/min 
   2.1.2直流調速器
   采用功能強大的西門子6RA70型數（shù）字四象限直流調速器作（zuò）為原動機的驅動裝置。在風力發電實訓中，為原動（dòng）機提供電源。額定參數如下：
   Ø  *大（dà）輸出功率（lǜ）：6.3kW
   Ø  額定電樞電流：15A
   Ø  額定電樞電壓：420V
   Ø  額（é）定勵（lì）磁電流：3A
   Ø  額定勵（lì）磁電壓：325V
   Ø  通訊口：RS485/232，支（zhī）持 USS通訊協議
   2.1.3雙（shuāng）饋異步發電機
   Ø  額定功率（lǜ）：3kW
   Ø  額定定子電壓：AC380V（線電壓）
   Ø  轉子開路電壓：AC600V
   Ø  同步轉（zhuǎn）速：1500r/min
   Ø  轉速率調節範圍：±25%
   2.1.4機組固定底座（zuò）及配套件
   2.2仿真器：
   適配TMS320F2812。
   2.3模擬表頭
   采用國（guó）標6L2係列表頭，含原動機電樞電壓表、原動機（jī）電樞電流表、係統（tǒng）進線電壓表，配三相線電壓切換顯示開關。
   2.4雙（shuāng）饋（kuì）變流器櫃
   變流器櫃含雙饋變流器（qì）主回路和控製係統。變流（liú）器（qì）櫃的主回路及（jí）控製回路構成了雙饋變流器，雙饋變流器主要由機側控製器及網側控製器兩部分組成。
   機側（cè）控製器的作用主要（yào）有兩個方麵，一（yī）是給（gěi）雙饋發電機的轉子（zǐ）提供勵磁分量的電流（liú），從而可以（yǐ）調節（jiē）雙饋發電機的（de）定子側所發出的無功功率（lǜ）；二是（shì）通過控製雙（shuāng）饋發電機轉子轉矩分量的電流控製發電機的轉（zhuǎn）速或控製（zhì）發（fā）電機定子側所發出的有功功（gōng）率，從（cóng）而使發電機運行在風力機的*佳功率曲線上，實現*大風（fēng）能追蹤（捕獲）運行。機側控（kòng）製器麵板安裝有兩個信號指（zhǐ）示燈（dēng），16鍵PVC軟鍵盤，240*128點蘭色液（yè）晶屏及9個波形測（cè）試端子。信號指示燈可對控製器工作、保護狀態分（fèn）別指示；鍵盤可完成（chéng）機側控製器啟動/停止設置，*大功率啟動/停止跟蹤（zōng）設置，有功/無功給定，手（shǒu）動並（bìng）網/離（lí）網；液（yè）晶屏可顯示轉速反饋值，有功/無功反（fǎn）饋值；波形測試端子可通過示（shì）波器觀測發電機機轉子、定子相電流波形，可觀測發電機定（dìng）子相電壓、電網相電壓波形。
   網側控（kòng）製器麵板安裝有三個信號指示燈，16鍵PVC軟鍵盤，240*128點蘭色液晶屏及7個波形測試端子。信號指（zhǐ）示燈可對控製器工作、故障、卸荷狀態分別給於指示（shì），通過鍵盤可完成並網啟動/停止設置。液晶屏可完成三相電流，電壓有效值顯示，直流母線電壓顯示；麵板觀測孔（kǒng）可觀測電網相電流波形、相電壓波形及直流母線電壓波形。四、實驗（yàn）項目
1.   雙饋異步風力發電係統接線實驗
2.   風力機特性離線仿真（zhēn）實驗
3.   雙饋異步發電機空載（zǎi）特性實驗   
4.   空載並網（wǎng）實驗
5.   並網及功率輸送實驗
6.   *大功率跟蹤實驗（yàn）
7.   有功（gōng）、無功解耦控製實驗
8.   電能質量分（fèn）析實驗