ZR-FN02型 大型雙饋風力發電實訓系統

1.大型雙饋風力發電實訓系統

1.1整體方案
（1）動力控制系統, 用來模仿自然風經過葉槳產生的轉動力矩寫入到發電動機的機械轉矩，為系統發電提供原動力。它由電動機、調動速度系統和控制系統含有概括。 （2）變速恒頻雙饋風力發電動機的勵磁控制系統, 控制雙向可控逆變器使發電動機變速恒頻運行。它由雙饋風力發電動機, 雙向可控逆變器和控制系統系統等含有概括。 （3）風力發電的主控系統, 對整個風力發電系統實行統一監控、管理和安全控制。主要含有概括監控主機和監控系統、主控系統、多功能測控儀表、模仿風系統、風力發電安全系統及各類測量儀表器具儀表等。 風機實訓系統含有變槳、主控、主軸、齒輪箱、發電動機、雙向可控逆變控制器、備用電源、風速模仿等，用來模仿實際風機運行狀態，測量試驗相關硬件和系統系統，解析風機離、并網發電系統的控制算法。 大型雙饋風力發電實訓系統風機實訓系統電控部分含有主控系統、變槳系統、測量試驗系統、逆變并網控制系統、監控系統等。 主控系統用來連接風速風向傳感器、震動傳感器、位置傳感器、測量、安全鏈、監控系統等，控制風速方向、偏航、變槳等信息。
變槳系統主要是用來控制三個槳葉的單獨轉動，模仿風機葉槳按照風速及風向改變情況完成變槳控制算法，完成變槳控制。 測量試驗系統主要控制風速模仿系統，用來模仿自然風速風向，來測量試驗風力發電動機在不一樣風速風向情況下的運行狀態； 離、并網控制主要完成風力資源的離、并網運用，解析系統運行的各種工況。 1.2大型雙饋風力發電實訓系統系統選型
1.2.1系統整體構造 在實訓室環境下研究風力發電系統, 無法得到現場的風能寫入, 也無法裝配巨大的槳葉, 因此用原動機及模仿風系統完成風力發電動機的機械和電氣輸出特性；風力發電實訓系統含有概括圖，如圖6 1.2.2系統包括 系統含有

設備	部位件	用途	數量
主控實訓系統
風力發電系統	風機模仿系統	含有概括監控主機和監控系統、多功能儀表、各種測量儀表及低壓電氣元件，完成整機系統的狀態顯露、功能數值設定及檢驗測量試驗、控制實操等。	1套
	安全鏈	急停、剎車系統、震動和位置等多種傳感器，完成系統異常時的保護功能。
	偏航系統	含有偏航電動機、偏航控制器、蝸桿式齒輪箱、偏航齒輪、扭攬開關等含有概括，協作偏航控制器及模仿風發生系統完成偏航實訓。
	變漿系統	含有變漿電動機、變漿控制器、蝸桿式齒輪箱、輪轂、限位開關等含有概括，協作變槳控制器完成變漿實訓。
	主控系統	主站PLC為主的主控系統、分站PLC為輔的從站系統，完成整機系統的控制，數值收集等功能。
	模仿風發生系統	含有模仿風發生器、風速風向儀及顯露設備、風向控制系統等，模仿各種實際風況，并完成風速和風向信息的檢驗測量試驗。
	調動速度系統	主要含有原動機的調動速度裝置，經過調動速度裝置調動原動機的狀態，從而經過齒輪箱間接改變風葉的轉動情況，模仿風速對槳葉的改變，為變漿控制提供實訓條件。
	逆變單元	含有雙向離、并網逆變器、HMI等，完成風機離、并網功能，對主控系統功能數值實行監控，完成雙饋發電動機的并網實訓。
	備用電源	主要以電池組為主，各種低壓電器元件為輔，完成變漿系統在異常情況下的供電。
	模仿運行算法	含有概括 PLC 算法和組態系統控制算法，建立實際風力發電動機控制模型，測量試驗主控系統。

1.2.3主控實訓系統 主控實訓系統含有概括主控控制系統以及模仿風發生系統，風機主控系統如圖8。

主控系統是風力發電動機控制的核心，在適用風力發電動機安全運行的前提下，盡可能的獲取最大功率（W）（W）。 主控系統用來模仿實際 1.5～3 MW雙饋型風機的主控系統，主要用來模仿實際風機的主控系統，收集變漿和偏航的IO 點，完成整機控制。HMI用來顯露和控制PLC 系統。 風力發電動機主控系統應用主控PLC 與專用HMI，與實際風機控制系統一致，適用風機控制要求。 風力發電動機整機模仿系統含有概括實操臺儲物儲物柜、PLC、按鈕、指示燈、測控儀表、風速風向發生儀、監控系統等，用來模仿風機內部各種控制信號。模仿測量試驗系統與實際控制系統連接，來模仿風機運行的實際狀況。風力發電動機內部模仿控制信號可經過PLC編程控制，用戶也可在現有硬件基礎上自行研發控制系統，完成對各種自然風的模仿，完成對風力發電動機控制算法的研究。


經過風力發電動機控制系統與風力發電動機模仿系統的連接，盡可能的模仿實際風力發電動機運行的工序技藝特別點和控制要求。此系統開放性強，可經過對控制系統和模仿系統的PLC編程，完成對不一樣類型風力發電動機的模仿以及控制擬真。可用來學術課程課程理論研究、學員實訓等。
此套系統主要功能含有概括：
■可經過此系統，讓學員學習掌控把握掌控把握主控系統的配備裝備、特別點和工序技藝要求；
■可經過此系統，讓學員學習掌控把握掌控把握主控系統編寫和調動測量試驗；
■可經過此系統，讓學員研究和模仿不一樣風機的運行特別點；
■可經過此系統，讓學員研究和調動測量試驗風機核心控制算法；
■可經過此系統，測量試驗完整的主控系統，完成主控系統電氣、系統等測量試驗
風機主控實訓系統特別點：
■ 先進性，適用目前最主流的兆瓦級變速恒頻風機控制系統的要求；
■ 開放性，無論是PLC 還是計算機數值數值均可自主編程，適用學員學習掌控把握掌控把握的要求；
■ 適應性，可適用不一樣功率（W）（W）、不一樣類型的風機測量試驗和模仿；
1.2.4模仿風發生系統
本實訓系統含有概括一套測量試驗系統，由PLC、變頻器、工控機等包括，主要用來控制模仿風發生器的風速和風向，模仿實際運行的風速環境，其功能如下：
■ 內部存檔多種風速彎彎曲線，含有概括微風、陣風、大風、颶風等，含有風速改變趨勢彎彎曲線，可便利的模仿實際的風況；
■ 經過變頻器控制，控制不一樣風速；
■顯露屏可以顯露主控系統、變槳系統、偏航系統和測量試驗系統的功能數值，并能便利控制；
■ 測量試驗系統經過對不一樣風速的控制，來測量試驗不一樣風況下的風力發電動機運行狀態。
1.3系統主要模型塊功能特別點和技術功能數值
1.3.1雙饋發電動機
規格限定功率（W）（W）：3kW
規格限定電壓（V）（V）：380V
轉子電壓（V）（V）：124V
轉子開路電壓（V）（V）：620V
規格限定轉動速度：1200rpm
級數：6
防護等級：IP44
1.3.2雙饋可控逆變控制系統
響應速度：<300us
規格限定電壓（V）（V）：380V
規格限定頻率：50Hz
頻率波動界限：±1HZ
電網電壓（V）（V）總諧波畸變率：4%
規格限定容量（KV）（KV）：<=10kW
功率（W）（W）因數：0.951
效率：滿功率（W）（W）時>=95%
冷卻方法: 空冷
并網時間：<2s
通訊方法：profibus DP
噪聲：＝<70dB
1.3.3齒輪箱
最大負載10kW， 變速比1:90

1.3.4控制系統
（1）主控制系統含有概括：控制儲物儲物柜、電氣系統、主控計算機數值數值及控制系統系統
（2）偏航系統：偏航伺服電動機、減慢速度箱及編碼器、伺服控制器及控制系統
（3）變漿系統：變漿伺服電動機、伺服控制器及控制系統
（4）偏航電動機：0.75kW
（5）偏航扭纜CW方向傳感器
（6）伺服控制器：

DSP全數字控制方法，可以完成多種電動機控制算法
內置電子齒輪控制功能
六種脈沖寫入方法，與用戶上位機連連接口便利靈活
編碼器反饋脈沖可分頻輸出，分頻數：1-255
鍵盤及LED數碼顯露
保護功能：設定有過壓、過流、過載、失速等報警
1.3.5檢驗測量試驗用傳感器
電動機速度、位置編碼器、電流（A）（A）、電壓（V）（V）傳感器。隨驅動器供貨，具體按照定貨實際功能數值
1.3.6電控儲物儲物柜系統
由調動速度控制儲物儲物柜、變流控制儲物儲物柜、備用電源儲物儲物柜、主控主控臺包括。
1.3.7 PLC控制系統
應用主站PLC為主的主控系統、分站PLC為輔的偏航及變漿系統，Profibus DP通訊連連接口。系統可以經過遠程操控，組態控制系統，提供標準的編程連連接口。
1.3.8底座
（1）包括：基座、塔桿、偏航系統支撐架、機艙；
（2）基座：系統尺寸：3.8m×1m×3m界限內；底座的設計與系統設計過程中應用的具體器件有關，可以按照器件及客戶需求最終確定構造尺寸及加工。
（3）機艙：葉槳、輪轂、齒輪箱、拖動系統、發電動機、傳感器等。
1.3.9風速模仿驅動系統
用來模仿風力發電動機中風吹風輪轉動情況，是實訓系統的動力源。其中含有概括電動機部分和驅動器部分：
(1) 電動機：三相交流ACAC異步電動機
規格限定電壓（V）（V）：380V
規格限定電流（A）（A）：15.3A
規格限定功率（W）（W）：7.5kW
規格限定轉動速度：1440r/min
(2)驅動器：西門子440變頻器
■ 主要特征：
調動測量試驗簡便
6個可編程，帶隔離的數字寫入
2個可編程的模仿輸出
3個完全的可編程的繼電器輸出
完善的變頻器和電動機保護功能
■ 控制功能的特別點：
最新的IGBT技術
數字微處置整理器控制
高重量（kg）的矢量控制系統
線性V/F特性
平方V/F特性
高品質的PID控制器
含有概括的限限制動作作（斬波）器
4個跳轉頻率
■保護功能：
過載能力
過壓/欠壓保護
變頻器過溫保護
接地故障保護
短路保護
閉鎖電動機保護
防止電動機失速
功能數值連鎖
1.3.10風速風向模仿系統
（1）風速風向儀
■ 技術功能數值參考規格：
風速測量界限：0-60m/s
風速測量精確度：±0.4m/s
風向測量界限：0-360°
風向測量精確度：±2°
電壓（V）（V）：DC9V-24V
傳輸方法：數字傳輸485/模仿連連接口
（2）變頻器
規格限定電壓（V）（V）：380V
規格限定功率（W）（W）：1.5kW
功能：過載報警、外部故障停機、欠壓停機、RS485通訊連連接口
（3）模仿風發生器
規格限定電壓（V）（V）：380V
規格限定功率（W）（W）：0.85kW
最大流量：210m³/h
最大吹力：220mbar
1.3.11監控系統
■ 技術功能數值參考規格：
實操系統：Windows XP/CE，WinXPE
裝配方法：控制儲物儲物柜實操操作面板
作業環境溫度（℃）（℃）：-20℃~50℃
作業相對濕度：10～95% ，無凝結
■ 功能特別點：
寬溫度（℃）（℃）設計，適合低溫下平穩運行
安全保護，防止風力振動帶來的損壞
支持Windoews系統的系統研發
風電動機組控制
功能數值顯露和設定
權限控制
故障記錄查詢
歷史數值查詢和統計
1.3.12主控制器功能特別點
■ 高功能
配備裝備工業級533MHz處置整理器，擁有納秒級（13ns）的處置整理速度；
程序運行周期最小可達10ms；
支持多任務配備裝備，最多可配備裝備32種不一樣任務。
■ 高可靠性
保護及通訊不受電磁干擾；
風電主控制器已經過UL、CE認證；
背板背面全部接地，有效抵抗脈沖群干擾；
具備良好的電磁兼容性，現場與系統、通道與通道間應用隔離措施。
■開放性強
支持多種現場總線協議，如 Modbus、Profibus-DP等，同時提供多種連連接口方法選用，適用風力發電動機上通訊設備的需求；
■出色的環境適應性
寬溫型設計，存儲溫度（℃）（℃）-40℃～70℃，運行溫度（℃）（℃）-25℃～60℃；
出色的三防工序技藝，防鹽霧、防濕熱、防霉菌，適合于戈壁、灘涂以及海上風力發電動機。
■強大的冗余和自診斷功能
擁有強大的自診斷功能，DO模型塊設定有回讀功能，實行數值對比自檢；
設定有掉電檢驗測量試驗和超測量界限及超限報警功能；
支持電源冗余、CPU冗余、通訊冗余，適用海上風機的高可靠性要求；
■適合風電應用的專家模型塊
高速測頻模型塊、光纖通訊模型塊、電量收集模型塊等，用來完成風電特殊信號的收集和通訊；
■ 易用性和易維護性
模型塊支持帶電插拔，新模型塊自動實行數值的初始化設定，并快速與CPU建立通信；
編程系統符合IEC61131-3國際標準，設定有LD、IL、FBD、ST、SFC和CFC六種編程語言；
靈活的SD存儲卡，可實行工程恢復及備份復制，使系統維護更加便利、快捷；
背板上設計有防混銷，以避免插錯模型塊；
應用WAGO端子接線，簡便牢固。保證機艙震動過大時，接線不脫落；
外觀小巧，易于裝配，既可分散，也可集中；
1.3.13主控制器編程系統
■功能特別點
符合IEC61131-3標準的編程語言
強大的運算功能，支持32位浮點運算
支持數組、指針，便利完成復雜運算
支持系統擬真、在線調動測量試驗及用戶代碼查驗功能
含有概括故障數值解析和顯露功能
設定有用戶程序密碼保護功能
六種編程語言，適用編程人員實行復雜的邏輯控制需求
子程序之間可應用不一樣的編程語言，并可相互調用
支持編寫自定義塊、函數和子程序可存檔為內部庫的形式
自定義內部庫可以在不一樣工程中調用
可對風機中的關鍵變量實行采樣跟蹤，如風速、槳距角
角度、風向、發電動機輸出電流（A）（A）、電壓（V）（V）、變流器反饋轉矩
等實行就地就地實時跟蹤，并存檔數值
1.3.14安全鏈
震動、過壓、超速、解纜失靈等故障保護系統，可以避免系統失控。
1.3.15電源
實訓室提供50kVA三相四線AC 380V交流ACAC電源、5kVA的AC 220V交流ACAC電源及可靠的接地系統。
2.系統功能
風力發電動機實訓系統主要用來學員的教學實踐和科研研發，經過風機控制系統與風機模仿系統的連接，盡可能的模仿實際風力發電動機運行的工序技藝特別點和控制要求。此系統開放性強，可經過對控制系統和模仿系統的PLC 編程，完成對不一樣類型風機的模仿以及控制擬真，可用來學員課程課程理論研究、實踐等。完成變速恒頻風力機組發電狀態的模仿，含有概括轉動速度、轉矩、發電量及有功、無功調動。
■主要實訓功能如下：
風力發電動機接線形式實訓
空載運行實訓
并網過程實訓
并網連續運行實訓
風速模仿實訓
轉距模仿實訓
發電功率（W）（W）模仿實訓
其它相關發電功能及測量實訓
脫網保護模仿實訓
控制策略模仿實訓
主控系統的配備裝備、特別點和工序技藝要求
學習掌控把握掌控把握主控系統編寫和調動測量試驗
研究和調動測量試驗風機核心控制算法
自主編程應用
風力發電現場功能數值收集的邏輯解析
3.設備裝配建議
要求：室內裝配，樓層高度不低于3m，樓層為一樓，門寬3m，樓層走廊3m。