直驅風力發電仿真平臺的應用

在能源枯竭與環境污染問題日益嚴重的今天，風力發電已經成為綠色可再生能源應用的一個重要方面。南京研旭結合當今風力發電行業的實際發展情況，面向廣大高校以及科研機構研發生產了直驅風力發電仿真平臺，方便其在該平臺基礎上進行二次開發。

直驅風力發電實驗仿真平臺主要由以下設備組成：

永磁直驅風力發電實驗仿真平臺主要由以下設備組成：
矢量變頻器和三相異步調速電機來模擬實際的風力機；
三相異步調速電機通過聯軸器帶動永磁直驅發電機發電；

發電機定子輸出連接可控整流器，將發電機發出的三相交流電整流成直流電；

并網逆變器直流輸入連接可控整流器直流輸出，將直流電逆變為符合并網要求的三相交流電，饋入主網；

監控前臺，主要由工控機、顯示器、上位機應用軟件組成，實現對變頻器、整流器、逆變器等設備的數據監控以及記錄保存；

風速調速器設備，主要目的就是實現定槳距角變速恒頻的最大發電功率追蹤。


仿真平臺系統特點：

1、自由性。用戶可以根據實際情況來自由添加或者裁剪平臺的某些功能；可以自由選擇輸入源(實物能源或者模擬能源)、可自由定制平臺功率、平臺輸入電壓范圍以及平臺尺寸等等；



2、開放性。開發給用戶系統所有硬件設計原理圖、印刷電路板PCB、硬件設計說明、軟件源碼工程、軟件設計流程圖、底層驅動代碼、算法靜態庫、監控軟件源碼等等；


3、高端性。主控單元的CPB采用TMS320F28335浮點型DSP，內部具有強大運算能力以及豐富的外設資源。從而能夠使得復雜的逆變算法輕而易舉地實現。


4、直觀性。平臺無論是從硬件還是軟件的角度都具有良好的直觀性，方便用戶查看硬件組成、布線連接、軟件控制流程等等平臺信息。


5、安全性。平臺的硬件和軟件設計了健全的保護機制。


6、易學性。南京研旭為廣大客戶提供專門的培訓人員，平臺自身也包括許多容易操作的試驗。用戶可以通過這些試驗，逐步地增強對于平臺的了解。


7、拓展性。用戶可以在該平臺上進行有效的二次開發，從而對平臺的功能進行完善以及豐富。


直驅風力發電仿真平臺系統方案


（1）研旭直驅式風力發電實驗平臺采用一臺變頻調速三相異步電機帶動一臺三相永磁同步發電機運行，異步電動機和同步發電機安裝在同一個底座上，使用聯軸器相連接，采用光絕對式電編碼器測量電機實時轉速，永磁同步發電機極數為8極，三相異步電機的控制采用變頻器控制轉速，用以模擬風速的變化，同時可以方便的通過計算機控制變頻器實現三相異步電機的轉速調節模擬風機出力。


（2）發電機側變流器和電網側變流器采用IPM模塊構建，使用2單元的模塊進行設計（總共需要6組2單元模塊），IPM模塊的耐壓要在1200V，電流在150A左右。直流環節的電容要求450V電解電容兩只串聯以提高耐壓。


（3）并網變壓器要求是三相變壓器，其容量要求大于發電機最大容量，容量在10KVA左右。


（4）發電機側變流器和電網側變流器采用DSP進行控制，采用研旭TMS320F28335的DSP控制板和IPM電源板。


（5）本實驗系統采用光電編碼器采集發電機的轉子位置和轉速，光電編碼器安裝于發電機后端輸出軸上；采用霍爾電壓電流傳感器采集直流側和電網側電壓和電流信號，傳感器量程根據系統容量進行選擇安裝。


（6）采用研旭YX—XDS100v3仿真器完成系統控制算法的調試。