HYXNY-F4雙饋異步風力發電實驗係統一、產品概述 雙饋異步風力發電實驗係（xì）統由雙饋異步發電機組、控（kòng）製屏、變流器（qì）櫃、大功率三相自耦調壓器、監控軟件六部分組

HYXNY-F4雙饋異步風力發電實驗（yàn）係統

一、產品概述
    雙饋異步風力（lì）發電實（shí）驗係統由雙饋異（yì）步發電機組、控製屏、變流器櫃、大功（gōng）率三相自耦調壓器、監控軟件六部分組成。
    本係統采用直流電動機來（lái）模擬風力機，通過風電上位機軟件，監控PLC來（lái）控製直（zhí）流（liú）調速器，通過（guò）改變直流電動機（jī）電樞繞組端電壓來模擬自然狀態下風速（sù）的（de）變化，實現輸出功率（轉矩）的控製，完成風力機的模擬控製（zhì）。
  工業PC采（cǎi）用力控組態軟件經PLC可編程（chéng）控製器（qì）通過RS-485/USS協議與調速器通信，調速器將機組轉（zhuǎn）速信號、電樞電流、電壓信號（hào）等信號上傳，監控軟件根據調速器上傳的（de）信號以及虛擬風速信（xìn）號，通過數字（zì）化的典（diǎn）型風力機特性曲線，計算出風力機的輸出功率或轉矩，並將其作為直流電動（dòng）機的控製指令通過RS485下置作為調速器的給定端加以（yǐ）執行，由數字直流調速器驅動直流（liú）電動（dòng）機。其中係統監控管理主要是對係統各智能控製裝置的數據采集與監視（shì）控（kòng）製，實現風電SCADA。

  發電機采用雙饋異步發電機，變流器控製部（bù）分采用DSP處理器；功率部分（fèn）采用雙向背靠背PWM變（biàn）流器模塊。電網則采用9kVA調壓器來模（mó）擬。

二、技術方案
   在風力發電技術中，大（dà）型變速恒（héng）頻風力發電技術已經（jīng）成為（wéi）其主要發展方向之（zhī）一。其中（zhōng），交流勵磁雙饋電機發電是一種比較優化的控製方案。它是通過在（zài）雙饋發電機的轉子側施加三相（xiàng）交流電（diàn）源進行勵磁，調節勵（lì）磁電流的幅（fú）值、頻率和相（xiàng）位，實現定子側輸出電量的控製（zhì）。
   雙饋異步發電機在結構上類似繞（rào）線式異步感應電機，定子與一般的交流電機一（yī）樣也（yě）有三相分布式繞組；轉子與一（yī）般電機不同，它也有三相分布式繞組。運行（háng）時（shí）定子側直（zhí）接接入工頻的三相電網，轉子側通過變頻器接入所需的低頻電流（liú）。因為定子與轉子（zǐ）側都有（yǒu）能量的流動（dòng），所以稱為雙（shuāng）饋（kuì）電機。也可以稱為交流勵磁（cí）電機（jī），因為轉子是通過變頻器接入（rù）的低頻電流勵磁的。
   根據變速恒頻雙饋風力發（fā）電係統對交流勵磁電源的要求，針對目前適合用作（zuò）交流勵磁電源的變流器進行詳細深入的比較分析，認為在目前的電力電子技術條件（jiàn）下，兩（liǎng）電平電壓型雙PWM變（biàn）流器是可用作變速恒頻（pín）雙饋風力發電（diàn）機交流勵磁（cí）電（diàn）源*具（jù）優勢的一種變流器。
    兩（liǎng）電平電壓型雙（shuāng）PWM變流器是由兩個完（wán）全相同的兩電（diàn）平電壓型三相（xiàng）PWM變流器（qì）通過直流母線連接（jiē）而成（chéng），如（rú）圖3所示，其英文名稱為Back-to-Back PWM Converter。由（yóu）於在變速恒頻交流（liú）勵磁雙饋風力發電係統的運行過程中，兩個PWM變流器的工（gōng）作狀態經常變換，通常不再以它們（men）工作於整流或逆變的狀態來區分它們，而（ér）是按照它們的位置分別稱之為（wéi）網側PWM變（biàn）流器和轉（zhuǎn）子側即機側PWM變流器（qì）。
  在具體的運行控製過程中，這兩個PWM變流器各司其職。其中，網側變流器的任務主要有兩個，一（yī）是保證其（qí）良好的輸入特性，即輸入電流的波形（xíng）接近正弦，諧波含量少，功率因數（shù）符合要求，理論上網（wǎng）側PWM變流器可獲得任意可調的功率因數，這就為整個係統的功率因數的控製提供了另一個途徑；二是保證直（zhí）流母線電壓的穩定，直流母線電壓的穩定是兩個PWM變（biàn）流器（qì）正常（cháng）工作的前提，是通過對輸入電（diàn）流的有效控（kòng）製來實現的。
   轉子側變流器的（de）作（zuò）用主要有兩個方麵，一（yī）是給（gěi）DFIG的轉子提供勵磁分量的電流，從而（ér）可（kě）以（yǐ）調節DFIG定子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的轉速或控製DFIG定子（zǐ）側（cè）所發出的有功（gōng）功率，從而使（shǐ）DFIG運行（háng）在風力機的*佳（jiā）功率曲線上，實現*大（dà）風能追蹤（捕獲（huò））運行（háng）。  
三、實驗平台的技術性能﹑指標及配備
   1.  技術性（xìng）能
   1.1輸入電壓：三相四線～380V±10%  50Hz
   1.2裝置容量：＜15.0kVA
   2.  裝置構成及各主要元件性能指標
   包括雙饋異步風力發電機組、風力機（jī）控製櫃、雙饋變流器（qì）櫃、大功率三相自耦調壓器、監控軟（ruǎn）件六個部分。
   2.1雙饋異步風力發（fā）電機組
   發電機組由直流電動機、雙饋（kuì）異步風力發電機、轉速傳感器、機組固定底盤及配（pèi）套件（jiàn）等構成。
   2.1.1直流電動機
   Ø  額定電樞電壓：DC440V
   Ø  額定功率：4kW
   Ø  額定轉速：1500r/min 
   2.1.2直流調速器
   采用功（gōng）能強大的西門（mén）子6RA70型數字四象限直流調速器作為原動（dòng）機的驅（qū）動裝置。在風力發電（diàn）實訓中，為原動機提供電源。額（é）定參數如下：
   Ø  *大輸出功率：6.3kW
   Ø  額定電樞電（diàn）流：15A
   Ø  額定電樞電壓：420V
   Ø  額（é）定勵磁電流：3A
   Ø  額定勵磁電壓：325V
   Ø  通訊口：RS485/232，支持 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（xiàn）電壓）
   Ø  轉（zhuǎn）子開路電壓：AC600V
   Ø  同步轉（zhuǎn）速：1500r/min
   Ø  轉速率調（diào）節範圍（wéi）：±25%
   2.1.4機組固定底座及配套件
   2.2仿真器（qì）：
   適配TMS320F2812。
   2.3模擬表（biǎo）頭
   采用國標6L2係列表頭，含原動機電（diàn）樞（shū）電壓表、原動機電樞電流表、係統進線電壓表，配三相線電壓切換顯示開關。
   2.4雙饋變流器櫃
   變流（liú）器櫃含雙饋變流器主回路和控製係統。變流器櫃的主回路及控製回路構成了雙饋（kuì）變流器，雙饋變流器主要由機側控製器及網側（cè）控製器兩部分（fèn）組成。
   機側控製器的作用主要有兩（liǎng）個方麵，一是給（gěi）雙饋發電（diàn）機（jī）的轉子提供勵磁（cí）分量的電流，從而可以調節雙饋發電機的定子側所發出的無（wú）功功率；二是通過控製雙饋發電機轉子轉矩分量的電流控製發電機（jī）的轉速或（huò）控製發電機定子（zǐ）側所發（fā）出的有功功率，從而（ér）使發電機運行在風力機的*佳功率曲線上，實現*大風能追蹤（捕獲）運行。機側控製器麵（miàn）板安裝有兩個信號指示燈，16鍵PVC軟鍵盤，240*128點蘭色液晶屏及9個波形測試端子。信號指（zhǐ）示燈（dēng）可對控（kòng）製器工作、保護狀態分別指示（shì）；鍵盤可完成機側控製（zhì）器啟（qǐ）動/停止設置，*大（dà）功率啟（qǐ）動/停止跟蹤設置（zhì），有功/無功給定，手動並網/離網；液晶屏可顯示轉速反饋值，有功/無功反饋值；波（bō）形測試端子可（kě）通過（guò）示波器觀測發電機機轉子、定子（zǐ）相電流波形，可觀測發電機定子相（xiàng）電壓、電網相電壓波形。
   網側控製（zhì）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（yè）晶屏及7個波形測試端子。信號指示燈可對控製器工（gōng）作、故障、卸荷狀態分別給於指示，通過（guò）鍵盤可（kě）完成並網啟（qǐ）動/停止設置。液（yè）晶屏可完（wán）成三相電流，電壓（yā）有效值（zhí）顯示，直流（liú）母線電壓顯示；麵板觀測（cè）孔可觀測電網相電流波形、相電壓波形及（jí）直流母線（xiàn）電壓波形。四、實驗項目
1.   雙饋異步風力發（fā）電係統接線實驗
2.   風力（lì）機特性離線仿真實驗
3.   雙饋異步（bù）發電機空載特性實驗   
4.   空載並（bìng）網實驗（yàn）
5.   並網及功率輸送實驗
6.   *大功率（lǜ）跟蹤實驗
7.   有功、無功解耦控製實驗（yàn）
8.   電能質量分析實驗