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10KW双馈式风力发电实验室模拟系统|风力发电技术及应用实训装置
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10KW双馈式风力发电实验室模拟系统|风力发电技术及应用实训装置 10KW双馈式风力发电实验室模拟系统，是根据目前国际上风力发电行业应用较广泛的变速恒频双馈风力发电机组设计的模拟实验系统，该系统具有模拟变速恒频风力机组并网发电的功能及特性，为风电行业科研、教学提供Z有力的帮助。
产品型号：BPFL406
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021-62985523/62981816
10KW双馈式风力发电实验室模拟系统|风力发电技术及应用实训装置
1.10KW双馈式风力发电实验室模拟系统|风力发电技术及应用实训装置 概述
10KW双馈式风力发电实验室模拟系统，是根据目前国际上风力发电行业应用较广泛的变速恒频双馈风力发电机组设计的模拟实验系统，该系统具有模拟变速恒频风力机组并网发电的功能及特性，为风电行业科研、教学提供zui有力的帮助。
2. 机组功能及特性
图 双馈发电实验台图片（正面） |
本系统采用异步变频拖动单元，宽范围模拟风力发电机运行转速，用户可根据需要调节拖动单元转速来达到模拟风速变化引起的发电机转速变化。通过开放式主控系统，用户可以根据自己的实验需求给定发电机转矩，通过变流系统控制双馈发电机的功率输出，达到变速恒频风力机组的并网发电等过程各参数的实验研究。
2.1系统结构示及原理
系统分为拖动单元、控制单元、发电单元、测量单元。
拖动单元：模拟系统因风速变化而引起的转速变化
控制单元：分析系统状态，控制系统运行，实现数据模拟
并网发电单元：双馈发电机与并网变流器实现风机并网过程。
测量单元：系统各信号采集传输到主控系统中。
Converter 变流器 IGBT |
Converter 变流器 IGBT |
PWM control控制 |
IαIβIγ d-q |
Ls+Lm |
IsaIsb Isc |
αβ |
3φ d-q μ |
Lr+Lm |
Rectangular to polar矢量极坐标变换 |
Ird |
Irq |
90° |
∠ψ |
ψ= ψs+ ψr |
ψ |
Power table目标功率表 |
P+I |
÷ |
Current transfomer电流传感器 |
Td N |
1/K |
I*rq |
Max constant torquezui大恒定转矩限制 |
实际功率 actual power |
发电机转速 generator speed N |
filter |
Td |
_ |
+ |
I*rd |
～ |
÷ |
VAR/P.F 无功控制 |
e-Jθ |
Id Iq
|
1 |
2 |
3 |
4 |
原理框图如：
2.2系统功能
实现变速恒频风力机组发电状态的模拟，包括转速、转矩、发电量及有功、无功调节。具体如下：
1）风力发电机接线形式实验
2）空载运转实验
3）并网过程实验(结合并网模块)
4）并网连续运行实验(结合并网模块)
5）风速模拟实验
6）转距模拟实验
7）发电功率模拟实验
8）其它相关发电性能及测量实验
9）脱网保护模拟实验
10）控制策略模拟实验等（无）
2.3 系统主要模块参数及功能
2.3.1双馈发电机
绕线转子双馈异步发电机，与大型风电机组绕组结构模式相似。
具体技术参数如下：
系统中双馈电机的功能原理如下：兆瓦机组中的双馈电机采用的是绕线式异步电机结构。将电机定子接到工频电网上，转子接到四象限变频器上，使定转子同时馈电。从以上分析可知，双馈电机转子电流产生的基波旋转磁势相对于转子以转差角速度旋转，相对于定子以同步速旋转。该磁势与定子三相电流产生的定子基波磁势相对静止，在气隙中形成合成磁势。根据电磁感应定律，该合成磁势在气隙中产生的合成磁通将在定、转子绕组中分别感应电势和，另外，双馈电机从结构上看，当转子采用三相对称绕组，且通三相交流电流励磁时，就相当于一台转子方施加电压的绕线式异步电机(与感应电机相似)。因此我们可以按照异步电机等效电路的分析方法进行分析。双馈电机的转子绕组中总是作用着两个频率都是的电源。一个是转子感应电动势（是转子开路时的感应电动势），另一个是转子绕组外加电压。下面是双馈电机等效电路图及相量图：
图 双馈电机等效电路图及相量图
由等效电路可得：
(2.1)
式(2.1)中：——分别为定子绕组中的感应电势、电流、电阻和电抗；
——分别为转子侧绕组感应电势、电流、电阻和电抗折算到定子后的归算值；
——分别为激磁绕组激磁电流、磁化电阻、磁化电抗值；
——分别为定子电压、转子侧的电压归算值和电机的转差率；
如果给定定子电压、定子电流、功率因数角和转差率s，且知道电机的电阻、电抗参数，则从电路图中我们可以求出转子电压，转子电流和激磁电流。近似认为转子外加电压矢量与转子感应电动势矢量的夹角为，由等效电路和相量图可得：
(2.2)
所以转子电流为：
(2.3)
或者
(2.4)
式中：；
；
；
；
；
将(2.4)式展开，就可以得到转子电流的有功分量和无功分量：
(2.5)
因为双馈电机的电磁转矩可以由转子电流的有功分量求出，表达式为：
(2.6)
由电磁转矩表达式(2.6)可以看出双馈电机的电磁转矩同成正比，同时有功功率也可以由确定。因此通过(2.5)可以知道：独立的调节转子侧的外加电压的幅值和相位角，就可以调节双馈电机的有功功率和无功功率。
2.3.2双馈发电逆变单元
四象限变频器，执行普通工业标准的变频器，技术参数参照定货后实际产品，附带技术参数书。基本性能：额定功率：7.5kW ；响应速度：<300us
2.3.3 模拟风速拖动系统
1.变频器：
变频器容量：20KW
输出电压：0－480V
输出频率：0－500HZ
2.驱动变频器
电机额定容量：11kVA
额定转速：1460r/min（因为电机为变频电机，较宽的转速范围仍然维持较好性能）
额定输出电压：380V
3.通讯模式：PROFIBUS 连接主控PLC。同时提供CAN总线（网口、COM口、MPI总线）
定货后按照实际产品，附带技术参数书。
2.3.4检测用传感器
电机速度，位置编码器（增量式编码器），电流，电压传感器。随驱动器供货，具体按照定货实际参数
2.3.5 PLC控制系统
系统可以通过远程操控，提供标准的编程接口。可以采用标准的OPC接口，设定IP地址，通过组态软件与网络控制器联网通讯；具体的控制软件编程需要系统软件预留接口。
2.3.6电控柜系统
由拖动及励磁逆变电柜和主控电柜组成。项目交付时提供维护电路图。
2.3.7 底 座
底座的设计与系统设计过程中采用的具体器件有关，只有安装全部部件到位后才能zui终确定结构尺寸及加工。
2.3.8 安全链
超速等故障保护系统，可以避免系统失控。
2.3.9 电 源
实验室提供3相5线380V交流电源，如果实验室有其它智能系统或易受干扰的计算机等系统，不能接受逆变电源回馈电网，以免影响电力系统正常工作.
试验台尺寸：平台尺寸长2000mm，宽800mm。
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