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          more產品展示--[ZY-FN02型 大型雙饋風力發電實驗系統雙饋風力發電系統]

          ZY-FN02型 大型雙饋風力發電實驗系統/雙饋風力發電系統

          1.大型雙饋風力發電系統

          1.1整體方案
          (1)動力控制系統, 用來模擬自然風通過葉槳產生的轉動力矩輸入到發電機的機械轉矩,為系統發電提供原動力。它由電動機、調速系統和控制系統構成。
          (2)變速恒頻雙饋風力發電機的勵磁控制系統, 控制雙向可控逆變器使發電機變速恒頻運行。它由雙饋風力發電機, 雙向可控逆變器和控制軟件系統等構成。
          (3)風力發電的主控系統, 對整個風力發電系統進行統一監控、管理和安全控制。主要包括監控主機和監控軟件、主控系統、多功能測控儀表、模擬風系統、風力發電安全系統及各類測量儀器儀表等。
          風機實驗系統包含變槳、主控、主軸、齒輪箱、發電機、雙向可控逆變控制器、備用電源、風速模擬等,用于模擬實際風機運行狀態,測試相關硬件和軟件系統,分析風機離、并網發電系統的控制算法。
          風機實驗系統電控部分包含主控系統、變槳系統、測試系統、逆變并網控制系統、監控系統等。
          主控系統用于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。
          變槳系統主要是用于控制三個槳葉的獨立轉動,模擬風機葉槳根據風速及風向變化情況完成變槳控制算法,實現變槳控制。
          測試系統主要控制風速模擬系統,用于模擬自然風速風向,來測試風力發電機在不同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、并網利用,分析系統運行的各種工況。
          1.2大型風力發電模擬實驗系統選型
          1.2.1系統整體結構
          在實驗室環境下研究風力發電系統, 無法得到現場的風能輸入, 也無法安裝巨大的槳葉, 因此用原動機及模擬風系統實現風力發電機的機械和電氣輸出特性;風力發電實驗系統構成圖,如圖6
          1.2.2系統組成
          系統包含

          產品
          部件
          用途
          數量
          主控實驗系統
          風力發電系統
          風機模擬系統
          包括監控主機和監控軟件、多功能儀表、各種測量儀表及低壓電氣元件,實現整機系統的狀態顯示、參數設置及檢測、控制操作等。
          1套
           
          安全鏈
          急停、剎車系統、震動和位置等多種傳感器,實現系統異常時的保護功能。
          偏航系統
          包含偏航電機、偏航控制器、蝸桿式齒輪箱、偏航齒輪、扭攬開關等構成,配合偏航控制器及模擬風發生系統完成偏航實驗。
          變漿系統
          包含變漿電機、變漿控制器、蝸桿式齒輪箱、輪轂、限位開關等構成,配合變槳控制器完成變漿實驗。
          主控系統
          主站PLC為主的主控系統、分站PLC為輔的從站系統,實現整機系統的控制,數據采集等功能。
          模擬風發生系統
          包含模擬風發生器、風速風向儀及顯示設備、風向控制系統等,模擬各種實際風況,并完成風速和風向信息的檢測。
          調速系統
          主要包含原動機的調速裝置,通過調速裝置調節原動機的狀態,從而通過齒輪箱間接改變風葉的轉動情況,模擬風速對槳葉的改變,為變漿控制提供實驗條件。
          逆變單元
          包含雙向離、并網逆變器、HMI等,實現風機離、并網功能,對主控系統參數進行監控,完成雙饋發電機的并網實驗。
          備用電源
          主要以電池組為主,各種低壓電器元件為輔,實現變漿系統在異常情況下的供電。
          模擬運行算法
          包括 PLC 算法和組態軟件控制算法,建立實際風力發電機控制模型,測試主控系統。

          1.2.3主控實驗系統
          主控實驗系統包括主控控制系統以及模擬風發生系統,風機主控系統如圖8。

           

          主控系統是風力發電機控制的核心,在滿足風力發電機安全運行的前提下,盡可能的獲取*大功率。
          主控系統用于模擬實際 1.5~3 MW雙饋型風機的主控系統,主要用于模擬實際風機的主控系統,采集變漿和偏航的IO 點,實現整機控制。HMI用于顯示和控制PLC 系統。
          風力發電機主控系統采用主控PLC 與專用HMI,與實際風機控制系統一致,滿足風機控制要求。
          風力發電機整機模擬系統包括操作臺柜、PLC、按鈕、指示燈、測控儀表、風速風向發生儀、監控系統等,用于模擬風機內部各種控制信號。模擬測試系統與實際控制系統連接,來模擬風機運行的實際狀況。風力發電機內部模擬控制信號可通過PLC編程控制,用戶也可在現有硬件基礎上自行開發控制軟件,實現對各種自然風的模擬,完成對風力發電機控制算法的研究。
          通過風力發電機控制系統與風力發電機模擬系統的連接,盡可能的模擬實際風力發電機運行的工藝特點和控制要求。此系統開放性強,可通過對控制系統和模擬系統的PLC編程,實現對不同類型風力發電機的模擬以及控制仿真?捎糜趯W術理論研究、學生實驗等。
          此套系統主要功能包括:
          可通過此系統,讓學生學習主控系統的配置、特點和工藝要求;
          可通過此系統,讓學生學習主控軟件編寫和調試;
          可通過此系統,讓學生研究和模擬不同風機的運行特點;
          可通過此系統,讓學生研究和調試風機核心控制算法;
          可通過此系統,測試完整的主控系統,實現主控系統電氣、軟件等測試
          風機主控實驗系統特點:
           先進性,滿足目前*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 還是計算機均可自主編程,滿足學生學習的要求;
           適應性,可滿足不同功率、不同類型的風機測試和模擬;
          1.2.4模擬風發生系統
          本實驗系統包括一套測試系統,由PLC、變頻器、工控機等組成,主要用于控制模擬風發生器的風速和風向,模擬實際運行的風速環境,其功能如下:
           內部保存多種風速曲線,包括微風、陣風、大風、颶風等,包含風速變化趨勢曲線,可方便的模擬實際的風況;
           通過變頻器控制,控制不同風速;
          顯示屏可以顯示主控系統、變槳系統、偏航系統和測試系統的參數,并能方便控制;
           測試系統通過對不同風速的控制,來測試不同風況下的風力發電機運行狀態。
          1.3系統主要模塊功能特點和技術參數
          1.3.1雙饋發電機
          額定功率:3kW
          額定電壓:380V
          轉子電壓:124V
          轉子開路電壓:620V
          額定轉速: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
          額定電壓:380V
          額定頻率:50Hz
          頻率波動范圍:±1HZ
          電網電壓總諧波畸變率:4%
          額定容量:<=10kW
          功率因數:0.951
          效率:滿功率時>=95%
          冷卻方式: 空冷
          并網時間:<2s
          通訊方式:profibus DP
          噪聲:=<70dB
          1.3.3齒輪箱
          *大負載10kW, 變速比1:90

          1.3.4控制系統

          1.3.5檢測用傳感器
              電機速度、位置編碼器、電流、電壓傳感器。隨驅動器供貨,具體按照定貨實際參數
          1.3.6電控柜系統
                 由調速控制柜、變流控制柜、備用電源柜、主控主控臺組成。
          1.3.7 PLC控制系統
          采用主站PLC為主的主控系統、分站PLC為輔的偏航及變漿系統,Profibus DP通訊接口。系統可以通過遠程操控,組態控制軟件,提供標準的編程接口。
          1.3.8底座
          (1)組成:基座、塔桿、偏航系統支架、機艙;
          (2)基座:系統尺寸:3.8m×1m×3m范圍內;底座的設計與系統設計過程中采用的具體器件有關,可以根據器件及客戶需求*終確定結構尺寸及加工。
          (3)機艙:葉槳、輪轂、齒輪箱、拖動系統、發電機、傳感器等。
          1.3.9風速模擬驅動系統
          用來模擬風力發電機中風吹風輪轉動情況,是實驗系統的動力源。其中包括電動機部分和驅動器部分:
          (1) 電動機:三相交流異步電動機
          額定電壓:380V
          額定電流:15.3A
          額定功率:7.5kW
          額定轉速:1440r/min
          (2)驅動器:西門子440變頻器
           主要特征:
          調試簡單
          6個可編程,帶隔離的數字輸入
          2個可編程的模擬輸出
          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
           控制功能的特點:
          *新的IGBT技術
          數字微處理器控制
          高質量的矢量控制系統
          線性V/F特性
          平方V/F特性
          高品質的PID控制器
          集成的制動(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
          參數連鎖
          1.3.10風速風向模擬系統
          (1)風速風向儀
           技術指標:
          風速測量范圍:0-60m/s
          風速測量精度:±0.4m/s
          風向測量范圍:0-360°
          風向測量精度:±2°
          電壓:DC9V-24V
          傳輸方式:數字傳輸485/模擬接口
          (2)變頻器
            額定電壓:380V
            額定功率:1.5kW
            功能:過載報警、外部故障停機、欠壓停機、RS485通訊接口
          (3)模擬風發生器
            額定電壓:380V
            額定功率:0.85kW
            *大流量:210m3/h
            *大吹力:220mbar
          1.3.11監控系統
            技術指標:
          操作系統:Windows XP/CE,WinXPE
          安裝方式:控制柜面板
          工作環境溫度:-20℃~50℃
          工作相對濕度:10~95% ,無凝結
            功能特點:
          寬溫度設計,適合低溫下穩定運行
          安全保護,防止風力振動帶來的損壞
          支持Windoews系統的軟件開發
          風電機組控制
          參數顯示和設置
          權限控制
          故障記錄查詢
          歷史數據查詢和統計
          1.3.12主控制器功能特點
           高性能
          配置工業級533MHz處理器,擁有納秒級(13ns)的處理速度;
          程序運行周期*小可達10ms;
          支持多任務配置,*多可配置32種不同任務。
           高可靠性
          保護及通訊不受電磁干擾;
          風電主控制器已通過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、通道與通道間采用隔離措施。
          開放性強
          支持多種現場總線協議,如 Modbus、Profibus-DP等,同時提供多種接口方式選擇,滿足風力發電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機。
          強大的冗余和自診斷功能
          擁有強大的自診斷功能,DO模塊具有回讀功能,進行數據比較自檢;
          具有掉電檢測和超量程及超限報警功能;
          支持電源冗余、CPU冗余、通訊冗余,滿足海上風機的高可靠性要求;
          適合風電應用的專家模塊
          高速測頻模塊、光纖通訊模塊、電量采集模塊等,用于完成風電特殊信號的采集和通訊;
           易用性和易維護性
          模塊支持帶電插拔,新模塊自動進行數據的初始化設置,并快速與CPU建立通信;
          編程軟件符合IEC61131-3國際標準,具有LD、IL、FBD、ST、SFC和CFC六種編程語言;
          靈活的SD存儲卡,可進行工程恢復及備份復制,使系統維護更加方便、快捷;
          背板上設計有防混銷,以避免插錯模塊;
          采用WAGO端子接線,簡單牢固。保證機艙震動過大時,接線不脫落;
          外形小巧,易于安裝,既可分散,也可集中;
          1.3.13主控制器編程軟件
          功能特點
              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,方便實現復雜運算
              支持軟件仿真、在線調試及用戶代碼檢查功能
              集成故障數據分析和顯示功能
              具有用戶程序密碼保護功能
              六種編程語言,滿足編程人員進行復雜的邏輯控制需求
              子程序之間可采用不同的編程語言,并可相互調用
              支持編寫自定義塊、函數和子程序可保存為內部庫的形式
              自定義內部庫可以在不同工程中調用
              可對風機中的關鍵變量進行采樣跟蹤,如風速、槳距角
              角度、風向、發電機輸出電流、電壓、變流器反饋轉矩
              等進行實時跟蹤,并保存數據
          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
          實驗室提供50kVA三相四線AC 380V交流電源、5kVA的AC 220V交流電源及可靠的接地系統。
          2.系統功能
          風力發電機實驗系統主要用于學生的教學實踐和科研開發,通過風機控制系統與風機模擬系統的連接,盡可能的模擬實際風力發電機運行的工藝特點和控制要求。此系統開放性強,可通過對控制系統和模擬系統的PLC 編程,實現對不同類型風機的模擬以及控制仿真,可用于學生理論研究、實踐等。實現變速恒頻風力機組發電狀態的模擬,包括轉速、轉矩、發電量及有功、無功調節。
          主要實驗功能如下:
             風力發電機接線形式實驗
             空載運轉實驗
             并網過程實驗
             并網連續運行實驗
             風速模擬實驗
             轉距模擬實驗
             發電功率模擬實驗
             其它相關發電性能及測量實驗
             脫網保護模擬實驗
             控制策略模擬實驗
             主控系統的配置、特點和工藝要求
             學習主控軟件編寫和調試
             研究和調試風機核心控制算法
             自主編程應用
             風力發電現場參數采集的邏輯分析
          3.設備安裝建議
          廠家要求:室內安裝,樓層高度不低于3m,樓層為一樓,門寬3m,樓層走廊3m。

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