直驱风力发电仿真平台的应用

在能源枯竭与环境污染问题日益严重的今天，风力发电已经成为绿色可再生能源应用的一个重要方面。南京研旭结合当今风力发电行业的实际发展情况，面向广大高校以及科研机构研发生产了直驱风力发电仿真平台，方便其在该平台基础上进行二次开发。

直驱风力发电实验仿真平台主要由以下设备组成：

永磁直驱风力发电实验仿真平台主要由以下设备组成：
矢量变频器和三相异步调速电机来模拟实际的风力机；
三相异步调速电机通过联轴器带动永磁直驱发电机发电；

发电机定子输出连接可控整流器，将发电机发出的三相交流电整流成直流电；

并网逆变器直流输入连接可控整流器直流输出，将直流电逆变为符合并网要求的三相交流电，馈入主网；

监控前台，主要由工控机、显示器、上位机应用软件组成，实现对变频器、整流器、逆变器等设备的数据监控以及记录保存；

风速调速器设备，主要目的就是实现定桨距角变速恒频的最大发电功率追踪。


仿真平台系统特点：

1、自由性。用户可以根据实际情况来自由添加或者裁剪平台的某些功能；可以自由选择输入源(实物能源或者模拟能源)、可自由定制平台功率、平台输入电压范围以及平台尺寸等等；



2、开放性。开发给用户系统所有硬件设计原理图、印刷电路板PCB、硬件设计说明、软件源码工程、软件设计流程图、底层驱动代码、算法静态库、监控软件源码等等；


3、高端性。主控单元的CPB采用TMS320F28335浮点型DSP，内部具有强大运算能力以及丰富的外设资源。从而能够使得复杂的逆变算法轻而易举地实现。


4、直观性。平台无论是从硬件还是软件的角度都具有良好的直观性，方便用户查看硬件组成、布线连接、软件控制流程等等平台信息。


5、安全性。平台的硬件和软件设计了健全的保护机制。


6、易学性。南京研旭为广大客户提供专门的培训人员，平台自身也包括许多容易操作的试验。用户可以通过这些试验，逐步地增强对于平台的了解。


7、拓展性。用户可以在该平台上进行有效的二次开发，从而对平台的功能进行完善以及丰富。


直驱风力发电仿真平台系统方案


（1）研旭直驱式风力发电实验平台采用一台变频调速三相异步电机带动一台三相永磁同步发电机运行，异步电动机和同步发电机安装在同一个底座上，使用联轴器相连接，采用光绝对式电编码器测量电机实时转速，永磁同步发电机极数为8极，三相异步电机的控制采用变频器控制转速，用以模拟风速的变化，同时可以方便的通过计算机控制变频器实现三相异步电机的转速调节模拟风机出力。


（2）发电机侧变流器和电网侧变流器采用IPM模块构建，使用2单元的模块进行设计（总共需要6组2单元模块），IPM模块的耐压要在1200V，电流在150A左右。直流环节的电容要求450V电解电容两只串联以提高耐压。


（3）并网变压器要求是三相变压器，其容量要求大于发电机最大容量，容量在10KVA左右。


（4）发电机侧变流器和电网侧变流器采用DSP进行控制，采用研旭TMS320F28335的DSP控制板和IPM电源板。


（5）本实验系统采用光电编码器采集发电机的转子位置和转速，光电编码器安装于发电机后端输出轴上；采用霍尔电压电流传感器采集直流侧和电网侧电压和电流信号，传感器量程根据系统容量进行选择安装。


（6）采用研旭YX—XDS100v3仿真器完成系统控制算法的调试。