基于永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換動(dòng)模實(shí)驗(yàn)臺(tái)及試驗(yàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換動(dòng)模實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于：該試驗(yàn)臺(tái)主要包括測(cè)風(fēng)塔、PC機(jī)、PLC控制柜、鼠籠異步電機(jī)、永磁同步發(fā)電機(jī)、并網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜及饋電柜；鼠籠異步電機(jī)與永磁同步發(fā)電機(jī)連接，鼠籠異步電機(jī)通過(guò)一個(gè)全功率變流器連接至一個(gè)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜，永磁同步發(fā)電機(jī)通過(guò)另一個(gè)全功率變流器連接至另一個(gè)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜，兩個(gè)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜共同連接至饋電柜，饋電柜通過(guò)配電變壓器連接至電網(wǎng)；測(cè)風(fēng)塔連接PC機(jī)，PC機(jī)連接PLC控制柜，PLC控制柜連接至兩個(gè)全功率變流器。本發(fā)明提讓實(shí)驗(yàn)人員能夠更加深入的了解風(fēng)力發(fā)電的相關(guān)原理及相關(guān)的控制技術(shù)，以便做進(jìn)一步的研究。
【專利說(shuō)明】基于永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換動(dòng)模實(shí)驗(yàn)臺(tái)及試驗(yàn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電的高教儀器設(shè)備領(lǐng)域。用于永磁同步和鼠籠異步兩大風(fēng)力發(fā) 電機(jī)組的實(shí)驗(yàn)和教學(xué)，可對(duì)整機(jī)關(guān)鍵部件和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

【背景技術(shù)】：
[0002] 前期的風(fēng)力發(fā)電機(jī)大多為鼠籠異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維護(hù)方 便、轉(zhuǎn)速變化范圍大等優(yōu)點(diǎn)，適合于初期風(fēng)力發(fā)電的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。而目前大型風(fēng)力發(fā)電機(jī) 組中市場(chǎng)占有率最高的三種發(fā)電機(jī)型式為雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)、永磁同步發(fā)電機(jī)和電勵(lì)磁同步 發(fā)電機(jī)。由于永磁發(fā)電機(jī)具有發(fā)電效率高、可靠性能好、運(yùn)行成本低和電網(wǎng)接入性能好等優(yōu) 點(diǎn)，使得近些年永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)在風(fēng)電領(lǐng)域快速發(fā)展。要進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電的研究，最理想的方 法是進(jìn)行試驗(yàn)。但受設(shè)備體積龐大、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣等因素的影響，不能對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。因此，構(gòu)建鼠籠異步和永磁同步的實(shí)驗(yàn)室能量轉(zhuǎn)換動(dòng)模實(shí)驗(yàn)臺(tái)意義重大，通過(guò)能 量轉(zhuǎn)換動(dòng)模實(shí)驗(yàn)臺(tái)來(lái)模擬實(shí)際風(fēng)力機(jī)的工作特性，利用風(fēng)力機(jī)的模擬特性進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電技 術(shù)的相關(guān)研究。使研究人員在了解早期的鼠籠異步風(fēng)力發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)上更好的研究永磁同 步風(fēng)力發(fā)電技術(shù)。
[0003] 隨著越來(lái)越多的大功率永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并入電網(wǎng)，使得電網(wǎng)電能質(zhì)量受到影 響。風(fēng)電的電能質(zhì)量問(wèn)題及其解決措施逐漸成為當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究熱點(diǎn)。要對(duì)電網(wǎng) 的電能質(zhì)量進(jìn)行改善，首先要對(duì)電能質(zhì)量做出精確的檢測(cè)和分析，測(cè)量電網(wǎng)的電能質(zhì)量水 平，并分析和判斷造成各種電能質(zhì)量問(wèn)題的原因，為電能質(zhì)量的改善提供依據(jù)。因此，構(gòu)建 具有電能質(zhì)量檢測(cè)與分析的能量轉(zhuǎn)換動(dòng)模實(shí)驗(yàn)臺(tái)具有重要意義。
[0004] 到目前為止，國(guó)內(nèi)有一些關(guān)于風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)臺(tái)的相關(guān)研究。但這些設(shè)備及方法并 不能雙向流動(dòng)試驗(yàn)。也不能對(duì)風(fēng)力發(fā)電的電能質(zhì)量做檢測(cè)分析。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：本發(fā)明提供了一種基于永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換動(dòng)模實(shí)驗(yàn)臺(tái)及試驗(yàn) 方法，其目的是解決以往的試驗(yàn)臺(tái)功能單一，實(shí)驗(yàn)利用率不高的問(wèn)題。
[0006] 技術(shù)方案：本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 基于永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換動(dòng)模實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于：該試驗(yàn)臺(tái)主要包括測(cè) 風(fēng)塔、PC機(jī)、PLC控制柜、鼠籠異步電機(jī)、永磁同步發(fā)電機(jī)、并網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜及饋電柜；鼠籠異步 電機(jī)與永磁同步發(fā)電機(jī)連接，鼠籠異步電機(jī)通過(guò)一個(gè)全功率變流器連接至一個(gè)并網(wǎng)開(kāi)關(guān) 柜，永磁同步發(fā)電機(jī)通過(guò)另一個(gè)全功率變流器連接至另一個(gè)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜，兩個(gè)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜 共同連接至饋電柜，饋電柜通過(guò)配電變壓器連接至電網(wǎng)；測(cè)風(fēng)塔連接PC機(jī)，PC機(jī)連接PLC 控制柜，PLC控制柜連接至兩個(gè)全功率變流器。
[0008] 每個(gè)全功率變流器上還各自連接有chopper，每一個(gè)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜與饋電柜之間還 連接有波形示波儀、功率測(cè)試儀和電能質(zhì)量分析儀。
[0009] 鼠籠異步電機(jī)和永磁同步發(fā)電機(jī)之間還設(shè)置有轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)量單元。
[0010] 測(cè)風(fēng)塔與PC機(jī)之間通過(guò)Profibus進(jìn)行通信，P C機(jī)與PLC之間通過(guò)以太網(wǎng)協(xié)議進(jìn) 行通信，PLC控制柜與變頻器之間通過(guò)CANopen通信，PLC控制柜與變流器之間的通信均為 Profibus 〇 toon] 一種基于上述的永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換動(dòng)模實(shí)驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)方法，其特征在 于：該方法實(shí)現(xiàn)兩套發(fā)電系統(tǒng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的發(fā)電模式的控制，一種是鼠籠異步電機(jī)作為 拖動(dòng)電機(jī)拖動(dòng)永磁同步電機(jī)運(yùn)行發(fā)電，永磁同步電機(jī)發(fā)出的電經(jīng)過(guò)全功率變流器流入饋電 柜；另一種是永磁同步電機(jī)作為拖動(dòng)電機(jī)，鼠籠異步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)發(fā)電，定子發(fā)出的電經(jīng) 過(guò)全功率變流器流入饋電柜，具體方法如下：
[0012] (1)利用測(cè)風(fēng)塔測(cè)風(fēng)，然后將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)Profibus傳到PC機(jī)上，PC機(jī)對(duì)采集后 的數(shù)據(jù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、歸零檢查、死區(qū)檢查、限值檢查、變化率檢查、相關(guān)性檢驗(yàn)、均值及標(biāo) 準(zhǔn)差檢驗(yàn)的處理，對(duì)不合理及缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行插補(bǔ)和替代，最后將處理后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)入所述 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中，測(cè)量模塊從電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取當(dāng)前風(fēng)電場(chǎng)出力，并以當(dāng)前風(fēng)電 場(chǎng)出力為輸入量，以歷史數(shù)據(jù)為修正量進(jìn)行預(yù)測(cè)，得出下個(gè)時(shí)間窗內(nèi)風(fēng)功率預(yù)測(cè)范圍，同時(shí) 對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)能質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，預(yù)測(cè)范圍和評(píng)估結(jié)果一方面存入風(fēng)功率數(shù)據(jù)庫(kù)，另一方面 通過(guò)人機(jī)界面顯示；
[0013] (2)當(dāng)實(shí)驗(yàn)操作人員需要選擇永磁同步電機(jī)發(fā)電時(shí)，在PC機(jī)操作界面中選擇該方 案，然后利用PC機(jī)根據(jù)實(shí)測(cè)風(fēng)速或數(shù)據(jù)庫(kù)中預(yù)置風(fēng)速數(shù)據(jù)向PLC控制柜發(fā)出指令，PLC控制 柜再分別永磁和異步機(jī)的全功率變流器發(fā)出相應(yīng)的工作指令，變頻器根據(jù)PC中實(shí)測(cè)或預(yù) 置風(fēng)的實(shí)時(shí)模擬數(shù)據(jù)去實(shí)時(shí)控制拖動(dòng)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速，同時(shí) 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x對(duì)異步電機(jī)與永磁電機(jī)的連接軸進(jìn)行轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)分別反饋到 PC機(jī)，以對(duì)其轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，對(duì)發(fā)出電的電能質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，另外可以根據(jù)這些所 測(cè)轉(zhuǎn)速和永磁電機(jī)的定子發(fā)出的電的相序、電壓、頻率判斷能否并網(wǎng)；
[0014] 而當(dāng)實(shí)驗(yàn)操作人員需要選擇鼠籠異步電機(jī)發(fā)電時(shí)，利用PC機(jī)操作界面中選擇該 方案，然后通過(guò)PC機(jī)根據(jù)實(shí)測(cè)風(fēng)速或數(shù)據(jù)庫(kù)中預(yù)置風(fēng)速數(shù)據(jù)向PLC控制柜發(fā)出指令，PLC 控制柜再分別向永磁同步電機(jī)和鼠籠異步電機(jī)的全功率變流器中發(fā)出相應(yīng)的工作指令，此 時(shí)，永磁同步電機(jī)作為拖動(dòng)電機(jī)，通過(guò)全功率變流器對(duì)其進(jìn)行定子磁鏈定向的矢量控制，全 功率變流器根據(jù)PC中實(shí)測(cè)或預(yù)置風(fēng)的實(shí)時(shí)模擬數(shù)據(jù)去控制永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改 變異步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，異步電機(jī)發(fā)出的電直接連接全功率變流器，永磁同步電機(jī)旋轉(zhuǎn)的 同時(shí)，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x對(duì)異步電機(jī)與永磁電機(jī)的連接軸進(jìn)行轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)分別 反饋到PC機(jī)，以對(duì)其轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，同時(shí)對(duì)全功率變流器之后的電能質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢 測(cè)和分析，另外可以根據(jù)這些所測(cè)轉(zhuǎn)速和永磁電機(jī)定子發(fā)出的電的相序、電壓、頻率判斷能 否并網(wǎng)。
[0015] 在上訴兩個(gè)方案中，拖動(dòng)機(jī)進(jìn)行風(fēng)功率模擬時(shí)所依據(jù)的方法如下；

【權(quán)利要求】
1. 基于永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換動(dòng)模實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于：該試驗(yàn)臺(tái)主要包括測(cè)風(fēng) 塔、PC機(jī)、PLC控制柜、鼠籠異步電機(jī)、永磁同步發(fā)電機(jī)、并網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜及饋電柜；鼠籠異步電 機(jī)與永磁同步發(fā)電機(jī)連接，鼠籠異步電機(jī)通過(guò)一個(gè)全功率變流器連接至一個(gè)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜， 永磁同步發(fā)電機(jī)通過(guò)另一個(gè)全功率變流器連接至另一個(gè)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜，兩個(gè)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜共同 連接至饋電柜，饋電柜通過(guò)配電變壓器連接至電網(wǎng)；測(cè)風(fēng)塔連接PC機(jī)，PC機(jī)連接PLC控制 柜，PLC控制柜連接至兩個(gè)全功率變流器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換動(dòng)模實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于： 每個(gè)全功率變流器上還各自連接有chopper，每一個(gè)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜與饋電柜之間還連接有波 形示波儀、功率測(cè)試儀和電能質(zhì)量分析儀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換動(dòng)模實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在 于：鼠籠異步電機(jī)和永磁同步發(fā)電機(jī)之間還設(shè)置有轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)量單元。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換動(dòng)模實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于： 測(cè)風(fēng)塔與PC機(jī)之間通過(guò)Profibus進(jìn)行通信，P C機(jī)與PLC之間通過(guò)以太網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行通信， PLC控制柜與變頻器之間通過(guò)CANopen通信，PLC控制柜與變流器之間的通信均為Profibus。
5. -種基于權(quán)利要求1所述的永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換動(dòng)模實(shí)驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)方法，其 特征在于：該方法實(shí)現(xiàn)兩套發(fā)電系統(tǒng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的發(fā)電模式的控制，一種是鼠籠異步電 機(jī)作為拖動(dòng)電機(jī)拖動(dòng)永磁同步電機(jī)運(yùn)行發(fā)電，永磁同步電機(jī)發(fā)出的電經(jīng)過(guò)全功率變流器流 入饋電柜；另一種是永磁同步電機(jī)作為拖動(dòng)電機(jī)，鼠籠異步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)發(fā)電，定子發(fā)出 的電經(jīng)過(guò)全功率變流器流入饋電柜，具體方法如下： (1) 利用測(cè)風(fēng)塔測(cè)風(fēng)，然后將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)Profibus傳到PC機(jī)上，PC機(jī)對(duì)采集后的數(shù) 據(jù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、歸零檢查、死區(qū)檢查、限值檢查、變化率檢查、相關(guān)性檢驗(yàn)、均值及標(biāo)準(zhǔn)差 檢驗(yàn)的處理，對(duì)不合理及缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行插補(bǔ)和替代，最后將處理后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)入所述數(shù)據(jù) 庫(kù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中，測(cè)量模塊從電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取當(dāng)前風(fēng)電場(chǎng)出力，并以當(dāng)前風(fēng)電場(chǎng)出 力為輸入量，以歷史數(shù)據(jù)為修正量進(jìn)行預(yù)測(cè)，得出下個(gè)時(shí)間窗內(nèi)風(fēng)功率預(yù)測(cè)范圍，同時(shí)對(duì)風(fēng) 電場(chǎng)的風(fēng)能質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，預(yù)測(cè)范圍和評(píng)估結(jié)果一方面存入風(fēng)功率數(shù)據(jù)庫(kù)，另一方面通過(guò) 人機(jī)界面顯示； (2) 當(dāng)實(shí)驗(yàn)操作人員需要選擇永磁同步電機(jī)發(fā)電時(shí)，在PC機(jī)操作界面中選擇該方案， 然后利用PC機(jī)根據(jù)實(shí)測(cè)風(fēng)速或數(shù)據(jù)庫(kù)中預(yù)置風(fēng)速數(shù)據(jù)向PLC控制柜發(fā)出指令，PLC控制柜 再分別永磁和異步機(jī)的全功率變流器發(fā)出相應(yīng)的工作指令，變頻器根據(jù)PC中實(shí)測(cè)或預(yù)置 風(fēng)的實(shí)時(shí)模擬數(shù)據(jù)去實(shí)時(shí)控制拖動(dòng)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速，同時(shí)轉(zhuǎn) 速轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x對(duì)異步電機(jī)與永磁電機(jī)的連接軸進(jìn)行轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)分別反饋到PC 機(jī)，以對(duì)其轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，對(duì)發(fā)出電的電能質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，另外可以根據(jù)這些所測(cè) 轉(zhuǎn)速和永磁電機(jī)的定子發(fā)出的電的相序、電壓、頻率判斷能否并網(wǎng)； 而當(dāng)實(shí)驗(yàn)操作人員需要選擇鼠籠異步電機(jī)發(fā)電時(shí)，利用PC機(jī)操作界面中選擇該方案， 然后通過(guò)PC機(jī)根據(jù)實(shí)測(cè)風(fēng)速或數(shù)據(jù)庫(kù)中預(yù)置風(fēng)速數(shù)據(jù)向PLC控制柜發(fā)出指令，PLC控制柜 再分別向永磁同步電機(jī)和鼠籠異步電機(jī)的全功率變流器中發(fā)出相應(yīng)的工作指令，此時(shí)，永 磁同步電機(jī)作為拖動(dòng)電機(jī)，通過(guò)全功率變流器對(duì)其進(jìn)行定子磁鏈定向的矢量控制，全功率 變流器根據(jù)PC中實(shí)測(cè)或預(yù)置風(fēng)的實(shí)時(shí)模擬數(shù)據(jù)去控制永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變異 步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，異步電機(jī)發(fā)出的電直接連接全功率變流器，永磁同步電機(jī)旋轉(zhuǎn)的同時(shí)， 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x對(duì)異步電機(jī)與永磁電機(jī)的連接軸進(jìn)行轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)分別反饋 到PC機(jī)，以對(duì)其轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，同時(shí)對(duì)全功率變流器之后的電能質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和 分析，另外可以根據(jù)這些所測(cè)轉(zhuǎn)速和永磁電機(jī)定子發(fā)出的電的相序、電壓、頻率判斷能否并 網(wǎng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換動(dòng)模實(shí)驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)方法，其 特征在于： 在上訴兩個(gè)方案中，拖動(dòng)機(jī)進(jìn)行風(fēng)功率模擬時(shí)所依據(jù)的方法如下；
(1) (2) 式（1)、（2)即為風(fēng)力機(jī)的數(shù)學(xué)模型，其中，P為空氣密度，kg/m3;A為流過(guò)風(fēng)輪的氣流 截面積，m2 ;v為風(fēng)速，m/s ; λ為葉尖速比；為風(fēng)輪的機(jī)械角速度，rad/s ;R為風(fēng)輪半徑， m;PM為風(fēng)機(jī)捕獲的機(jī)械功率，W;TM為風(fēng)力機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩，N-m;CpU，β)為風(fēng)能利用系數(shù)， β為槳距角，其可用下述函數(shù)表示
(3) 令
為一固定值，在這里我們把風(fēng)速設(shè)為劃分為切入風(fēng)速、額定風(fēng)速、切出風(fēng) 速三個(gè)區(qū)間，值分別為4m/s、12m/s、18m/s。根據(jù)實(shí)測(cè)風(fēng)速或者數(shù)據(jù)庫(kù)中的風(fēng)速值分別與這 3個(gè)值進(jìn)行比較，切入風(fēng)速之前設(shè)置β為0,當(dāng)值在切入和額定風(fēng)速之間時(shí)，根據(jù)風(fēng)大風(fēng)能 追蹤原理逐漸調(diào)節(jié)槳距角β，當(dāng)風(fēng)速在額定和切出風(fēng)速之間，調(diào)節(jié)槳距角β為η/2。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換動(dòng)模實(shí)驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)方法，其 特征在于：在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)之前，首先檢查相序是否滿足并網(wǎng)條件，檢測(cè)方法如下： 將三只燈泡直接跨接于電網(wǎng)與雙饋發(fā)電機(jī)定子的對(duì)應(yīng)相之間，并網(wǎng)方法為：①通過(guò)調(diào) 節(jié)全功率變流器來(lái)改變發(fā)電機(jī)的輸出電壓，使輸出電壓與電網(wǎng)電壓的幅值、頻率和相位相 同；②電壓調(diào)整好后，如果相序一致，燈光應(yīng)該表現(xiàn)為明暗交替，如果燈光不是明暗交替，則 說(shuō)明相序不一致，這時(shí)應(yīng)該調(diào)整發(fā)電機(jī)的出線相序，必須停止拖動(dòng)系統(tǒng)等到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為 零，可以斷開(kāi)S2和S3隔離開(kāi)關(guān)之后調(diào)整定子相序?qū)崿F(xiàn)，嚴(yán)格保證相序一致；③在上述兩個(gè) 步驟完成后，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)側(cè)的全功率變流器，使發(fā)電機(jī)輸出端的頻率和電網(wǎng)頻率相同；當(dāng)三 只燈泡明暗交替變化十分緩慢時(shí)，說(shuō)明發(fā)電機(jī)側(cè)頻率和電網(wǎng)電壓頻率十分接近，這時(shí)等待 燈光完全變暗的瞬間到來(lái)，即可合閘并網(wǎng)開(kāi)關(guān)；這里我們引入三相同步發(fā)電機(jī)直接并網(wǎng)的 檢測(cè)方法來(lái)讓學(xué)生了解同步化的過(guò)程，實(shí)際的手動(dòng)合閘指令通過(guò)開(kāi)關(guān)給變流下命令；同時(shí) 防止直接操作并網(wǎng)開(kāi)關(guān)以損壞變流器和發(fā)電機(jī)設(shè)備，甚至對(duì)電網(wǎng)造成沖擊。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換動(dòng)模實(shí)驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)方法，其 特征在于：永磁同步電機(jī)或鼠籠異步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)時(shí)的變流器控制策略如下：有功功率 指令與實(shí)際的有功功率pg的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器輸出電流給定指令ζ，給定電流指令與實(shí) 際的電流isq比較后的差值經(jīng)過(guò)ΡΙ調(diào)節(jié)器輸出電壓給定值〃i，然后經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換產(chǎn)生PWM 的控制指令。d軸給定電流?與實(shí)際的d軸實(shí)際電流isd比較后的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器輸出d 軸電壓給定值，然后經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換產(chǎn)生PWM的控制指令；全功率變流器的機(jī)側(cè)采用雙閉 環(huán)控制方法，功率環(huán)作為外環(huán)，電流環(huán)作為內(nèi)環(huán)；網(wǎng)側(cè)變流器采用雙閉環(huán)控制，外環(huán)為直流 電壓和無(wú)功功率控制環(huán)，主要作用是穩(wěn)定直流側(cè)電壓，內(nèi)環(huán)為電流環(huán)，主要作用是設(shè)定無(wú)功 電流指令igq以實(shí)現(xiàn)快速的電流跟蹤；無(wú)功功率經(jīng)測(cè)算得出4的給定電流，與實(shí)際電流i gq 進(jìn)行比較，差值通過(guò)PI調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換為電壓給定指令w;，然后經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換產(chǎn)生PWM的控制指 令，直流側(cè)電壓《1.的給定值與實(shí)際值u d。的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器輸出電流指令&，與實(shí)際電流 igd的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器輸出電壓給定指令<d，然后經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換產(chǎn)生PWM的控制指令，其 中原理方法如下：
為永磁同步電機(jī)的永磁體勵(lì)磁磁鏈；Pg, Qg為電網(wǎng)有功功率和無(wú)功功率；uga,、ugb,、 ugc，分別為三相電網(wǎng)電壓；uga、ugb、ug。分別為三相電網(wǎng)側(cè)變流器電壓；i ga、igb、ig。為三相電 網(wǎng)側(cè)變流器電流；R、L為電網(wǎng)側(cè)電抗器的電阻和電感；i gd、igq、ugd,、為電網(wǎng)電流和電壓在dq 軸的分量；ugd、ugq分別為網(wǎng)側(cè)變流器在dq軸的分量；ω g為電網(wǎng)電壓電角速度；為轉(zhuǎn)子 角速度；isd、is(i、u sd、us(1機(jī)側(cè)電流電壓在dq軸的分量。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換動(dòng)模實(shí)驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)方法，其 特征在于：該實(shí)驗(yàn)臺(tái)中的永磁同步電機(jī)作為拖動(dòng)電機(jī)時(shí)的電機(jī)控制策略如下：永磁同步電 機(jī)采用基于定子磁場(chǎng)定向的矢量控制策略，系統(tǒng)包括速度控制環(huán)和位置控制環(huán)。
(8) 式中：Pn為極對(duì)數(shù)；S為空間電度角；Vs為定子磁鏈?zhǔn)噶?，其他符?hào)與上述相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換動(dòng)模實(shí)驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)方法， 其特征在于：該實(shí)驗(yàn)臺(tái)中的鼠籠異步電機(jī)作為拖動(dòng)電機(jī)時(shí)的電機(jī)控制策略如下：鼠籠異步 電機(jī)采用基于氣隙磁場(chǎng)定向的矢量控制策略，系統(tǒng)采用速度閉環(huán)控制，其特點(diǎn)是矢量控制 系統(tǒng)簡(jiǎn)單，氣隙磁通易于檢測(cè)，用以處理和控制磁路飽和，轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器是PI調(diào)節(jié)器，提供了 轉(zhuǎn)矩參考值<，經(jīng)變換后得到電流分量參考值$。
式中：P為微分算子；?；。為轉(zhuǎn)子漏磁時(shí)間常數(shù)；?；為轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)；pn為極對(duì)數(shù)；其他 符號(hào)與上述相同。
【文檔編號(hào)】G09B23/18GK104091501SQ201310307493
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2013年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月19日
【發(fā)明者】黃旭, 楊俊友, 朱鈺, 邢作霞, 劉勁松, 王剛, 姜立兵, 田艷豐, 李欣 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院, 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué), 東北電力科學(xué)研究院有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司