MY-PV33B雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)實驗裝置
一、雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)實驗裝置-產品概述：
本裝置采用變速恒頻控制的雙饋異步發(fā)電機組，可以完成大功率雙饋風電機組的風力機模擬和運行操作訓練。
二、產品特點：
1) 模擬真實風力發(fā)電機的啟動、并網、正常運行和停機過程，具備模擬機組變速調節(jié)能力，有功、無功的調節(jié)能力；
2) 風速模型不僅可設定典型幾種風速曲線，支持導入實際測量得到的風速―時間數(shù)據(jù)；
3) FaceView實驗主控軟件執(zhí)行機組運行狀態(tài)流程控制和數(shù)據(jù)記錄、顯示、系統(tǒng)監(jiān)控等功能；
4) 實現(xiàn)風速和風力機模擬，機組并網控制，機組最大功率運行控制，機組恒速運行，機組限功率運行，機組低電壓穿越，機組脫網控制等控制功能；
5) 背靠背變流器可實現(xiàn)直流側電壓的初始狀態(tài)進行設定，實現(xiàn)單位功率因數(shù)并網，實現(xiàn)風力發(fā)電機在故障條件下不脫網運行，低電壓穿越的功能，支持風機的低電壓穿越實驗;
6) 軟件分析風力發(fā)電的數(shù)據(jù)與運行特性，能夠顯示異常時的故障原因；
7) RS485接口，提供開放式MODBUS規(guī)約接入監(jiān)控系統(tǒng)；
8) 完善的保護功能，包括過電壓保護、過電流保護、過溫保護、超速保護、短路保護，可以實現(xiàn)低電壓穿越以及外接電源電壓不穩(wěn)定時保護實驗；
注：帶醒目的危險標識，如：有電危險、運行時請勿打開、嚴謹帶電操作等。
雙饋實驗系統(tǒng)結構圖
二、系統(tǒng)運行技術參數(shù)：
2.1 工作條件
² 輸入電壓：三相四線～380V±10% 50Hz
² 裝置容量：≤5.0kW
² 海拔：0～2000m；
² 環(huán)境溫度：-10℃～＋50℃；
² 環(huán)境相對濕度: 10～90%(25℃)；
² 大氣壓力范圍：1個標準大氣壓范圍；
² 室內安裝；
² 平臺必須水平安裝；
² 設備正常使用年限：≥20年；
² 環(huán)境要求：環(huán)境通風良好，不含易燃、腐蝕性氣體；
2.2 實驗平臺的基本尺寸：
² 實驗臺：2000×400×600；（長×深×高，mm）
² 變流器：1000×600×1500；
² 主控柜：800×600×1820；
注：實驗平臺分兩排布置，預計占地面積 3m×3m
2.2 定制雙饋變流器系統(tǒng)
風電變流器包括雙饋風機變流器、全功率變流器和PWM整流器，均為我司自主研發(fā)，根據(jù)高校和研究所客戶要求定制開發(fā)，具有功能完善、產品可靠、開放性強、保護嚴格等特點。
雙饋風電機組圖及變流器內部圖
模擬風力發(fā)電系統(tǒng)的變流器由AC-DC-AC PWM變換器來實現(xiàn)，前級交流輸入可選接入交流/直流電網，根據(jù)設定的風速，將相應能量注入到直流母線上，后級交流輸出接交流母線，將輸入的能量注入到配電/微電網。該變流器為定制產品，根據(jù)用戶的要求設計，功能特點如下：
² 機側矢量控制，網側矢量解耦P/Q控制；
² 電網電壓在-3%～+7%范圍內波動時能正常運行；
² 并網滿載電流總諧波畸變率5%以下；
² 過流/過壓/過溫保護，分硬件保護和軟件保護；
² 具備低電壓穿越功能；
² 提供直流側外接其他電氣設備的接口；
² 支持電網不平衡度小于 10%時正常發(fā)電運行；
² 支持較寬的運行速度范圍：700-2000RPM；
5.0 kW背靠背變流器主要指標
|
項目指標 |
參數(shù)特性 |
項目指標 |
參數(shù)特性 |
|
變流器拓撲結構 |
雙級背靠背 |
后級控制方式 |
穩(wěn)定直流電壓 |
|
額定流功率 |
5.0kW |
后級功率因數(shù) |
>0.99 |
|
額定交流電流 |
15A |
直流母線電壓 |
600V |
|
額定交流電壓 |
380V |
最大直流電流 |
22A |
|
額定電網頻率 |
50Hz |
電流總諧波畸變率（THD） |
<3%（額定功率） |
|
允許電網頻率 |
48～50.5Hz |
最大效率 |
95% |
|
前級控制方式 |
功率控制 |
待機狀態(tài)功耗 |
<40W |
|
前級功率因數(shù) |
>0.99 |
冷卻方式 |
強迫風冷 |
|
防護等級 |
IP21 |
標準通訊方式 |
RS485 |
2.3 設備主要配置參數(shù)
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驅動變頻器 |
容量等級 |
5.5KW |
|
電壓等級 |
380V |
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電機類型 |
異步/永磁同步電動機 |
|
調速范圍 |
0-2000RPM |
|
控制方式 |
有PG矢量控制，弱磁控制 |
|
接口類型 |
RS485 |
|
控制環(huán)路 |
速度閉環(huán)，力矩閉環(huán) |
|
精度 |
電壓、電流、轉速、位置、轉矩的信號測量 |
|
定制變流器 |
功率等級 |
5.5KW |
|
電壓等級 |
380V |
|
功率拓撲 |
二電平背靠背 |
|
外形尺寸 |
（寬×深×高，mm）800×600×1600 |
|
電動機 |
額定功率 |
5.5KW |
|
額定轉速 |
1500RPM |
|
同步轉速 |
1800RPM |
|
額定電壓 |
380V |
|
功率因數(shù) |
0.9 |
|
發(fā)電機 |
類 型 |
雙饋發(fā)電機 |
|
額定功率 |
5.0kW |
|
額定電壓 |
380V |
|
額定頻率 |
50Hz |
|
額定轉速 |
1500rpm |
|
轉速范圍 |
0-2000rpm |
|
絕緣等級 |
F級 |
三、雙饋系統(tǒng)低電壓穿越與實驗
3.1 電網電壓跌落的危害
對雙饋風電機組來說：
² 出現(xiàn)的過電流會損壞電力電子器件；
² DC端過電壓，將威脅直流側元器件；
² 附加的轉矩、應力過大則會損壞風電機組的機械部件；
對電網來說：
² 引起電網頻率降低；
² 引起電網線壓降低；
² 引發(fā)聯(lián)鎖效應，導致大面積電網癱瘓。
3.2 低電壓穿越LVRT定義及意義
當電網故障或擾動引起風電場并網點的電壓跌落時，在電壓跌落的范圍內，風電機組能夠不間斷并網運行。
它對系統(tǒng)由較為重要的意義：
² 風機能夠不脫網持續(xù)運行；
² 能夠對電網進行動態(tài)無功功率Q支撐；
² 有助于有功功率P恢復；
3.3 國內低電壓穿越標準
對于低電壓穿越，要求如下圖所示，方案完全遵循此標準：
低電壓穿越標準
² 并網點電壓跌至20%額定電壓時，保證不脫網連續(xù)運行625ms ；
² 跌落后2s 內恢復到額定電壓的90%時，不脫網連續(xù)運行。
² 無功支撐：響應時間不大于75ms，持續(xù)時間不少于550ms ；無功電流滿足IT≥1.5×（0.9-UT）IN ，（0.2≤UT≤0.9）
² 有功恢復：故障切除后以至少10%額定功率/秒的功率恢復到故障跌落前的功率；
3.4 低電壓穿越LVRT實驗方案介紹
主要為在變流器上添加Crowbar和Chopper電路，并在變流器中進行相應控制：
² Crowbar：其響應時間短，能夠保護變流器IGBT、吸收和衰減畸變電流和諧波電流
² Chopper：主要考慮單管吸收回路的設計，不同于Crowbar的投切工作方式，Chopper裝置在運行過程中會進行100Hz左右的斬波動作，大電流關斷時的尖峰很容易導致IGBT過壓實效。因此設計了RCD吸收回路和低感功率回路。
四、雙饋系統(tǒng)實驗主控軟件
FaceView實驗主控軟件具有風速特性模擬和風機主控功能，能模擬幾種典型風速如：微風、陣風、持續(xù)大風、持續(xù)中速風、或四種風速合成特性。主控和風機模擬的參數(shù)修改權限向用戶開放，用戶可以自由定制風力機特性，選配接收實際的測風儀數(shù)據(jù)。主控功能實現(xiàn)機組并網控制，恒速運行，限功率運行，降功率運行，低電壓穿越，機組脫網控制。
FaceView監(jiān)測以下參量：
² 風速、風輪轉速；
² 驅動電機轉子位置／速度、電流、電壓、功率、輸出轉矩；
² 發(fā)電機轉子位置／速度、電流、電壓、功率、輸出轉矩；
² 變流器直流電壓；
² 網側變流器輸出電壓、電流、功率；
² 電網電壓、電流、功率。
五、開放雙饋風電變流器系統(tǒng)（說明）
算法類的函數(shù)開放，用戶可以按照自己的算法修改、調用，如整流、逆變、電機控制的SVPWM和低電壓穿越算法。
開放內容如下：
1) 雙饋變流器所有電路板硬件原理圖及BOM表(pdf版本)：控制板，電源板，信號板，電容板；
2) 雙饋變流器柜電氣原理圖及BOM表(pdf版本)；
3) 開放控制板的debug接口，客戶可以燒寫自己的程序；
4) 雙饋變流器通訊協(xié)議(RS485)（免費）；
5) 雙饋變流器使用手冊(免費)；
6) 雙饋變流器編程手冊pdf版；
雙饋變流器軟件低電壓穿越算法、整流器SVPWM算法和電機控制SVPWM算法的工程源文件，包括程序主框架、硬件驅動功能、硬件配置功能、通訊功能、保護功能、編碼器功能、采樣功能、鎖相環(huán)功能、濾波函數(shù)等。低電壓穿越算法、整流器SVPWM算法和電機控制SVPWM算法用戶可以修改、調用。
雙饋風電實驗系統(tǒng)現(xiàn)場圖如下：
六、可開設實驗及科研教學內容
1) 風力機模擬實驗
2) 低電壓穿越實驗
3) 低電壓穿越算法研究
4) 直流母線電壓控制實驗
5) 并網過程及連續(xù)實驗
6) 亞同步速、超同步速運行控制實驗
7) 風力發(fā)電并網功率因素調節(jié)
實驗項目表
|
編號 |
名稱 |
學生人數(shù) |
類型 |
|
1 |
異步電機空載實驗 |
每套機組3~5人 |
設計型 |
|
2 |
異步電機負載實驗 |
每套機組3~5人 |
設計型 |
|
3 |
雙饋感應電機空載實驗 |
每套機組3~5人 |
設計型 |
|
4 |
雙饋感應電機負載實驗 |
每套機組3~5人 |
設計型 |
|
5 |
風力發(fā)電機啟動并網實驗 |
每套機組5~8人 |
設計型 |
|
6 |
風力發(fā)電機正常停機實驗 |
每套機組5~8人 |
設計型 |
|
7 |
風力發(fā)電機異常停機 |
每套機組5~8人 |
設計型 |
|
8 |
風力發(fā)電機正常運行實驗 |
每套機組5~8人 |
設計型 |
|
9 |
風力發(fā)電機脫網保護實驗 |
每套機組5~8人 |
設計型 |
友情提示：
1、設備驗收：各采購單位收貨時請檢查雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)實驗裝置的貨品外觀，核實雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)實驗裝置的數(shù)量及配件，拒收處于受損狀態(tài)的雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)實驗裝置；
2、設備質保：茂育將為各采購單位提供雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)實驗裝置產品說明書內的質保條件和質保期，在質保范圍內提供對的免費維修，超出條件承諾時提供對雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)實驗裝置的有償維修；
3、設備退換貨：各采購單位單方面原因導致的雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)實驗裝置選型錯誤或購買雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)實驗裝置數(shù)量錯誤，造成雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)實驗裝置的退換貨要求，將不被接受；
4、設備貨期：對雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)實驗裝置的發(fā)貨期為參考值，如您需要了解雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)實驗裝置的精確貨期，請與茂育的銷售人員聯(lián)系；
5、咨詢電話：如各采購單位對雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)實驗裝置有任何疑問，請致電：021-56311657 ,我們將由專業(yè)技術人員為您提供有關雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)實驗裝置的技術咨詢。
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