模拟型直驱风电实验系统直驱型风力并网发电动态模拟平台,教学实验实训装备装置

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模拟型直驱风电实验系统

[产品分类]：新能源景物互补太阳能实训: [规格型号]：TW-SNY27
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TW-SNY27模拟型直驱风电实验系统

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模拟型直驱风电系统原理图如下图所示：

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一、系统性能

1）、发电控制系统：一套，非标定制，包括逻辑控制软件、人机操作软件、丈量系统软件与电路。380V/5.5kW/0-50Hz四象限运行，可速率控制和转矩控制两种模式运行。

2）、发电控制系统主要参数

型号规格：非标定制
主要组成：空间矢量逻辑控制系统、人机操作系统、丈量系统、辅助电路等
控制方法：速率控制和转矩控制

二、驱动变频器

驱动变频器530VDC/380VAC 5.5kW, 可举行变流手艺编程、通讯等功效，驱动变频器参数如下表所示：

表4-9-1 驱动变频器参数

序号	参数	参数值
1	输入电压	AC 3PH 380V(-15%)～440V(+10%)
2	输入电流	24A
3	频率（Hz）	输入频率：50Hz 允许规模47.5~51.5Hz
4	输出电压（V）	0~输入电压
5	输出电流（A）	22A
6	输出功率（kW）	5.0kW
7	输出频率	0~150Hz
8	控制方法	PG矢量控制
9	电机类型	永磁同步电机
10	速率控制精度	±0.2%
11	速率波动	± 0.3%
12	转矩响应	<20ms
13	转矩控制精度	10%
14	起动转矩	同步机：2.5 Hz/150%（PG矢量控制）
15	过载能力	150%额定电流1 分钟，180%额定电流10秒，200%额定电流1秒
16	频率设定方法	外部通讯设定（可以遵照程序修改）
17	自动电压调解功效	当电网电压转变时，能自动坚持输出电压恒定
18	故障�；すπ�	过流、过压、欠压、过温、缺相、过载等�；すπ�
19	转速追踪再起动功效	实现对旋转中的电机的无攻击平滑起动
20	端子模拟量输入辩白率	不大于20mV
21	端子开关量输入辩白率	不大于2ms
22	IO	模拟输入：2 路（AI1、AI2）0~10V/0~20mA，1路（AI3）-10~10V 模拟输出：2 路（AO1、AO2）0~10V /0~20mA 数字输入：8 路通俗输入，最大频率1kHz，内部阻抗：3.3kΩ；1路高速输入，最大频率20kHz 数字输出：1 路高速脉冲输出，最大频率20kHz；1路Y 端子开路集电极输出继电器输出：两路可编程继电器输出，触点容量：3A/AC250V，1A/DC30V
23	EMC 滤波器	内置C3 滤波器：知足IEC61800-3 C3 品级要求
24	制动方法	回馈制动
25	运行情形温度	-5~40℃，40℃以上降额使用
26	平均无故障时间	2 年（25度情形温度）
27	防护品级	IP20
28	冷却方法	强制风冷

三、驱动电机

接纳海内着名品牌永磁同步电机380V5.5kW一台。电机参数如下表所示：

表4-9-1 牵引电机参数

序号	参数	参数值
1	额定功率	5.5kW
2	额定电流	14.6A
3	额定电压	380V
4	极数	4
5	同步转速	1500rpm
6	调频规模	0-50 Hz
7	编码器	2000 线性驱动输出
8	参考形状尺寸	515280315mm(长宽高)
9	参考装置尺寸	216178Φ15mm(长宽孔径)
10	防护品级	IP44

四、永磁发电机

接纳海内着名品牌永磁风力发电机380V/5.5kW一台，参数如下：

序号	参数	参数值
1	额定功率	5.5kW
2	额定电流	13.52A
3	额定电压	380V
4	调速规模	0-1500 r/min
5	编码器	2000 线性驱动输出
6	参考形状尺寸	515280315mm(长宽高)
7	参考装置尺寸	216178Φ15mm(长宽孔径)
8	防护品级	IP44

五、全功率变流器

变流器手艺特点

●主电路接纳美国TI公司生产的DSP芯片、入口IGBT�？椤⑶；の肟诨�,控制电路接纳隔离变压器，清静可靠；

●接纳SVPWM脉宽调制手艺，纯净正弦波输出，自动与电网同步跟踪，功率因数靠近1，电流谐波含量低，对公共电网无污染，无攻击；

● 逆变并网电流闭环控制，可控可调；

● 输入直流电压规模宽，顺应差别场合需求；

●频率扰动检出手艺，实现反孤岛控制；

●具有全方位的电源�；ぜ苹屯晟频淖晕壹觳夂捅；すπ�。在泛起系统故障时将阻止并网逆变；

● 电路结构紧凑、最大效率>94%；

● 室外型不锈钢外壳，全密封装置；防护品级可抵达IP65；

●RS485通讯，上位机监控，实现远程数据收罗和监视；

全功率风力发电机变流器参数表

项目	参数
变流器电压规模	3AC 380V±10％
变流器频率规模	50Hz +3% -5%
变流器容量	5kW
变流器额定电流	15.8A
谐波畸变率	<=3%
效率	97.2%
噪声	＜79.4dB
运行温度	-30 至 +50°C

关于低电压穿越，计划完全遵照此标准：

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低电压穿越标准

并网点电压跌至20%额定电压时，包管不脱网一连运行625ms ；
跌落伍2s 内恢复到额定电压的90%时，不脱网一连运行。
无功支持：响应时间不大于75ms，一连时间不少于550ms ；无功电流知足IT≥1.5×（0.9-UT）IN ，（0.2≤UT≤0.9）
有功恢复：故障切除后以至少10%额定功率/秒的功率恢复到故障跌落前的功率；

低电压穿越LVRT计划计划：

主要为在变流器上添加Crowbar和Chopper电路，并在变流器中配合举行响应控制：

Crowbar：其响应时间短，能够�；け淞髌�IGBT、吸收和衰减畸变电流协调波电流
Chopper：主要思量单管吸收回路的设计，差别于Crowbar的投切事情方法，Chopper装置在运行历程中会举行100Hz左右的斩波举措，大电流关断时的尖峰很容易导致IGBT过压实效。因此设计了RCD吸收回路和低感功率回路。

直驱机组 Crowbar

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直驱机组Chopper

其软件部分逻辑如下：

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六、机械传动与丈量系统

规格型号：非标定制

主要部件：可调理底座、联轴节、防护罩、响应的装置配件

形状尺寸：长*款*高=1500*500*300（凭证电机及传感器配套设计，可举行优化）

主要材质：优质钢材

外貌处置惩罚：镀锌

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七、风电控制系统

风电控制系统预留种种通讯接口：Modbus/RS485/RS232等。

微型操作台主要性能指标

规格型号：非标定制
结构特点：接纳琴式操作台，在操作台上安排操作按钮、智能表和测控盘算机，操作台设计切合人体工程学，操作恬静，各项数据视察直观。
外貌处置惩罚：脱脂、酸洗、磷化、烤漆颜色：RAL7035
外观要求：形状雅观，工艺精湛，尺寸细密
材质要求：板材厚度为1.2-2.0mm，其中装饰件1.2mm,毗连件1.5mm,承重部件2.0mm。
台面要求：接纳优质防火板，颜色为深黄。
硬件主要性能指标如下：PCE-7B13-07A1E、可以存储1T数据、PCE-5127QG2、控制机箱以及21英寸工业显示器

风力发电模拟软件

上位机软件包括本机数据库，预留与其他如C#语言、C++、VB、SQL、MATLAB等语言的兼容接口;具备变流器控制手艺实验软件及有源滤波手艺实验软件。提供上位机软件的完整资料包括但不限于：系统逻辑控制行动顺序表、测控点表、流程图；软件设计说明书；软件设计编码规范说明书；人机接口说明书；软件流程图；数据报表及数据库设计说明书；软件源代码等。

上位机软件如下图所示：

上位机软件主要性能指标：

上位机软件功效需包括逻辑控制和实验数据检测剖析，上位机软件要求接纳LABVIEW或C#编程。上位机软件需具有用户治理、人机操作接口、逻辑控制、运行纪录、报警、数据收罗剖析、曲线显示报表打印等功效。

1）、风力发电机组功效模拟

模拟真实风力发电机的启动、并网、正常运行和�；�，具备模拟机组变速调理能力，有功、无功的调理能力；
风速模子不但可设定典范几种风速曲线，支持导入现实丈量获得的风速―时间数据；
FaceView实验主控软件执行机组运行状态流程控制和数据纪录、显示、系统监控等功效；
实现风速和风力机模拟，机组并网控制，机组最大功率运行控制，机组恒速运行，机组限功率运行，机组低电压穿越，机组脱网控制等控制功效；
背靠背变流器可实现直流侧电压的初始状态举行设定，实现单位功率因数并网，实现风力发电机在故障条件下不脱网运行，低电压穿越的功效，支持风机的低电压穿越实验;
软件剖析风力发电的数据与运行特征，能够显示异常时的故障缘故原由；
RS485接口，提供开放式MODBUS规约接入监控系统；
完善的�；すπ�，包括过电压�；ぁ⒐缌鞅；ぁ⒐卤；ぁ⒊俦；ぁ⒍搪繁；�，可以实现低电压穿越以及外接电源电压不稳固时�；な笛�；

2）、用户治理用户治理要求接纳授权分级操作并对操作举行纪录，以差别的权限登录，只能执行其响应的操作，包管装备的使用清静。用户治理�？樾杈哂杏没У锹肌⒈嗉托薷墓π�，可通过对登录职员信息存储实现装备的使用纪录的治理。软件的用户治理必需设置治理员、工程师和操作员三级用户权限，且高一级的用户具有低一级用户所具有的权限。治理员：具有最高的使用权限，可修改装备所有的内容，主要用于装备调试、校检，可设置系统硬件设置，以及运行参数的设置。

3）、实验参数治理

实验参数包括电念头组、变频器等自身参数、实验历程工艺参数和实验效果判断参数，州参数存储在数据库中，凭证选择的实验项目在实验的历程中读取挪用相关参数。实现风速、风力机运行特征模拟，并能够实现风电机组启动、运行、最大功率跟踪(MPPT)、并网、低电压穿越、�；⑹菁吐肌⒐收霞吐嫉忍卣�。

4）、人机操作接口

人机操作接口实现实验历程的操作，本装备要求接纳图形化软件编程，操作界面真实直观，具有实验历程的提醒信息。凭证实验需求，软件人机操作接口可将实验历程数据动态转变趋势及其剖析并以曲线方法实时显示。

5）、硬件运行治理

系统各硬件装备在实验时和盘算机举行数据交互，种种装备的通讯参数和通讯相关变量界说在数据库中，实验历程自动读取并举行响应的转换，使硬件及其参数的治理趋于自动化，镌汰人为设置的事情量，镌汰人为过失，提供事情效率。

6）、运行逻辑控制

逻辑控制部分用于实验历程中运行治理，凭证吸收到的控制指令，参考差别的工艺设置和参数设定，输出响应的控制指令，完成实验历程逻辑控制。逻辑控制参数的设置对历程逻辑控制至关主要，且该参数设置相对重大，以是预设在数据库中，实验时自动读取，以提高稳固性。

7）、数据检测

数据检测是指对实验历程中要害实验数据的收罗，以作为实验效果剖析实验。数据检测功效包括数据收罗、盘算和剖析，同时完成数据存储与显示，凭证实验需求部分数据可天生实验报表。

8）、故障报警处置惩罚

故障处置惩罚部分具有最高的优先级，一旦爆发故障，装备执行响应的�；ば卸�，并限制实验操作直到故障扫除并复位。装备运行前先举行一次自检，自检正常后装备允许运行，装备运行历程中爆发故障，分故障品级执行差别的行动。

9）、装备故障诊断

装备故障诊断的目的为检测装备的状态，装备要求具备装备自检功效；在实验的历程中，随着实验数据及履历的一直积累，故障诊断可作为软件的升级功效。要求软件设计将所有的实验数据实时纪录，为故障剖析做准备。

10）、纪录盘问

实验历程中装备运行状态、操作职员信息及实验效果信息均纪录在数据库中，利便装备磨练和实验数据盘问剖析。

八、直驱风电变流器系统开放

算法类的函数开放，用户可以凭证自己的算法修改、挪用，如整流、逆变、电机控制的SVPWM和低电压穿越算法。

开放内容如下：

直驱变流器所有电路板硬件原理图及BOM表(pdf版本)：控制板，电源板，信号板，电容板；

直驱变流器柜电气原理图及BOM表(pdf版本)；

开放控制板的debug接口，客户可以烧写自己的程序；

直驱变流器通讯协议(RS485)（免费）；

直驱变流器使用手册(免费)；

直驱变流器编程手册pdf版；

直驱变流器软件低电压穿越算法、整流器SVPWM算法和电机控制SVPWM算法的工程源文件，包括程序主框架、硬件驱动功效、硬件设置功效、通讯功效、�；すπА⒈嗦肫鞴πА⒉裳πА⑺嗷饭πА⒙瞬ê�。低电压穿越算法、整流器SVPWM算法和电机控制SVPWM算法用户可以修改、挪用。

九、直驱风电变流器系统开放

编号	名称	学生人数	类型
1	异步电机空载实验	每套机组3~5人	设计型
2	异步电机负载实验	每套机组3~5人	设计型
3	永磁同步发电机空载实验	每套机组3~5人	设计型
4	永磁同步发电机负载实验	每套机组3~5人	设计型
5	电力电子接口启动并网和运行实验	每套机组3~5人	设计型
6	电力电子接口正常�；笛�	每套机组3~5人	设计型
7	电力电子接口异常�；笛�	每套机组3~5人	设计型
8	风力发电机启动并网实验	每套机组5~8人	设计型
9	风力发电机正常�；笛�	每套机组5~8人	设计型
10	风力发电机异常�；�	每套机组5~8人	设计型
11	风力发电机正常运行实验	每套机组5~8人	设计型
12	风力发电机脱网�；な笛�	每套机组5~8人	设计型
13	网侧动态无功赔偿实验	每套机组5~8人	设计型
14	风电并网算法及永磁发电机控制算法研究	每套机组5~8人	设计型
15	小功率电机传动控制SVPWM及DTC算法研究	每套机组5~8人	设计型
16	低电压穿越实验	每套机组5~8人	设计型
17	电网不平衡条件下风电并网变流器的控制算法研究	每套机组5~8人	设计型
18	电网强谐波条件下风电并网变流器谐波抑制算法研究	每套机组5~8人	设计型

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