新能源發(fā)電實(shí)驗(yàn)報(bào)告BAB

1、一、 目錄一、 風(fēng)電場(chǎng)模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)使用² 硬件介紹² 仿真器說(shuō)明² 主控制器操作說(shuō)明二、 實(shí)驗(yàn)一 了解風(fēng)電場(chǎng)模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)² 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?#178; 實(shí)驗(yàn)原理及方法² 風(fēng)電場(chǎng)模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)用途及布局² 實(shí)驗(yàn)儀器及材料² 實(shí)驗(yàn)步驟² 注意事項(xiàng)三、 基于雙饋技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電站系統(tǒng)² 學(xué)習(xí)目標(biāo)² 虛擬儀器² 實(shí)驗(yàn)手冊(cè)部分內(nèi)容四、 實(shí)驗(yàn)二 雙饋異步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行² 機(jī)械速度對(duì)發(fā)電機(jī)電壓的影響l 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膌 內(nèi)容l 步驟² 轉(zhuǎn)子頻率變化的影響l 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膌

2、內(nèi)容l 步驟五、 實(shí)驗(yàn)小結(jié)二、 風(fēng)電場(chǎng)模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)使用1. 硬件介紹l 圖片1 為仿真柜圖片。圖片1l 圖片2為主控柜圖片。箭頭3箭頭2箭頭1箭頭1所指處是40臺(tái)模擬風(fēng)機(jī)的安全鏈信號(hào)，燈亮表示安全鏈信號(hào)存在。箭頭2所指處是40臺(tái)模擬風(fēng)機(jī)的葉輪速度信號(hào)指示燈，當(dāng)也葉輪超速是指示燈會(huì)滅，反之則亮。箭頭3所指處是40臺(tái)模擬風(fēng)機(jī)的急停信號(hào)，當(dāng)按下主控柜上面的急停按鈕時(shí)，對(duì)應(yīng)的急停信號(hào)指示燈會(huì)亮。箭頭6箭頭5箭頭4箭頭4所指處是40臺(tái)模運(yùn)行狀態(tài)指示信號(hào)，當(dāng)指示燈在閃爍時(shí)是在故障狀態(tài)。當(dāng)指示燈不亮?xí)r是在過(guò)渡狀態(tài)。當(dāng)指示燈亮?xí)r是在發(fā)電狀態(tài)。箭頭5所指處是觸摸屏操作面板。箭頭6所指處是急停按鈕。2

3、. 仿真器說(shuō)明主界面能顯示當(dāng)前各臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)速，風(fēng)向，葉輪速度，槳距角角度，以及風(fēng)機(jī)現(xiàn)在的制動(dòng)等級(jí)。以及與控制系統(tǒng)連接的狀態(tài)，與主控連接狀態(tài)。1) 控制系統(tǒng)連接： 主控與仿真之間的連接是否正常。2) ADS連接：主控與仿真之間的ads通信是否正常。3) 取消循環(huán)顯示功能：輸入true 時(shí) 機(jī)組是不循環(huán)顯示的。4) 循環(huán)顯示時(shí)間設(shè)定：設(shè)定多長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)一次。a) 在仿真器主界面 按下<參數(shù)設(shè)置>按鈕 進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置畫(huà)面。b) 在仿真器主界面 按下<風(fēng)況信息>按鈕 進(jìn)入風(fēng)況信息畫(huà)面。c) 在仿真器主界面 按下<機(jī)組環(huán)境信息>按鈕 進(jìn)入機(jī)組安裝地環(huán)境信息畫(huà)面。d) 在仿

4、真器主界面 按下<葉輪氣動(dòng)信息>按鈕 進(jìn)入葉輪氣動(dòng)信息畫(huà)面。e) 在仿真器主界面 按下<變槳信息系統(tǒng) >按鈕 進(jìn)入變槳信息系統(tǒng)畫(huà)面。f) 在仿真器主界面 按下<傳動(dòng)鏈信息>按鈕 進(jìn)入傳動(dòng)鏈信息畫(huà)面。g) 在仿真器主界面 按下<變頻發(fā)電信息>按鈕 進(jìn)入變頻器及發(fā)電系統(tǒng)信息畫(huà)面。h) 在仿真器主界面 按下<偏航信息>按鈕 進(jìn)入偏航系統(tǒng)信息畫(huà)面。i) 在仿真器主界面 按下<溫度信息>按鈕 進(jìn)入溫度測(cè)試系統(tǒng)信息畫(huà)面。j) 在仿真器主界面 按下<制動(dòng)測(cè)試>按鈕 進(jìn)入制動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)信息畫(huà)面。k) 在仿真器主界面 按下<

5、I/O信息>按鈕 進(jìn)入I/O 系統(tǒng)信息畫(huà)面。l) 在仿真器主界面 按下<選著機(jī)組>按鈕 進(jìn)入切換機(jī)組畫(huà)面。m) 循環(huán)顯示設(shè)置以及設(shè)置循環(huán)時(shí)間。需要循環(huán)顯示時(shí)，把取消循環(huán)顯示后面的方框 false ，然后在循環(huán)顯示中輸入的時(shí)間。 不需要循環(huán)顯示時(shí)，把取消循環(huán)顯示后面的方框true，然后在循環(huán)顯示中輸入的時(shí)間。 3. 主控制器操作說(shuō)明主界面的顯示的信息: 有效狀態(tài)碼顯示表，電網(wǎng)及發(fā)電量數(shù)據(jù)狀態(tài)，控制信息，振動(dòng)及溫度信息。1) 在主界面中在主界面按下<System_Scr>按鈕 可進(jìn)入系統(tǒng)基本參數(shù)及信息畫(huà)面。2) 在主界面中按下<參數(shù)系統(tǒng)>按鈕 可進(jìn)入?yún)?shù)系

6、統(tǒng)_001畫(huà)面。3) 在主界面中按下<平均數(shù)據(jù)>按鈕 可進(jìn)入平均參數(shù)統(tǒng)計(jì)畫(huà)面。4) 在主界面中按下<電量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)>按鈕 可進(jìn)入產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)畫(huà)面。 5) 在主界面中按下<風(fēng)速功率曲線>按鈕 可進(jìn)入風(fēng)速功率曲線畫(huà)面。6) 在主界面中按下<風(fēng)玫瑰記錄>按鈕 可進(jìn)入風(fēng)玫瑰統(tǒng)計(jì)曲線畫(huà)面。（圖中箭頭所指處為 按鈕）按鈕：如需查看其它機(jī)組系統(tǒng)基本參數(shù)及信息，則按下這個(gè)按鈕輸入你需要查看的風(fēng)機(jī)號(hào)（）主界面操作風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)發(fā)生故障 ，你可以按一下RESET 按鈕。這樣可以復(fù)位掉風(fēng)機(jī)的故障狀態(tài)。 1) 在風(fēng)機(jī)正在啟動(dòng)時(shí)，按一下 Fast Start 按鈕 ，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)會(huì)跳

7、過(guò)safetest1 -safetest4,直接進(jìn)入windows mode。2) 當(dāng)你需要停機(jī)的時(shí)候可以按一下stop按鈕。風(fēng)機(jī)就會(huì)停機(jī)。3) 當(dāng)風(fēng)機(jī)需要服務(wù)的時(shí)候，你看按下service 按鈕。4) 當(dāng)你需要手動(dòng)設(shè)置轉(zhuǎn)速和手動(dòng)設(shè)置功率時(shí)，需要按下SimCt按鈕。三、 實(shí)驗(yàn)一 了解風(fēng)電場(chǎng)模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?duì)風(fēng)電場(chǎng)模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)進(jìn)行剖析，通過(guò)對(duì)照使用說(shuō)明書(shū)與實(shí)物，了解本試驗(yàn)平臺(tái)的主體結(jié)構(gòu)及各細(xì)節(jié)，鞏固、擴(kuò)大課堂所學(xué)知識(shí)，并從中體會(huì)學(xué)習(xí)風(fēng)電場(chǎng)模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)方法。要求：1、 了解試驗(yàn)平臺(tái)的用途，總體布局，以及試驗(yàn)平臺(tái)的主要性能和技術(shù)指標(biāo)；2、 對(duì)照試驗(yàn)平臺(tái)使用

8、說(shuō)明書(shū)，分析仿真器、控制器和SCADA工作原理；3、 了解和分析試驗(yàn)平臺(tái)主要部件的工作原理。2. 實(shí)驗(yàn)原理及方法本實(shí)驗(yàn)利用并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)中的仿真器、控制器和SCADA講解真實(shí)環(huán)境下風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的工作原理。主要方法是打開(kāi)仿真器、控制器和SCADA，參照使用說(shuō)明書(shū)，并配以實(shí)物進(jìn)行觀察，通過(guò)聯(lián)合操作仿真器、控制器和SCADA，觀察試驗(yàn)平臺(tái)的各個(gè)動(dòng)作。3. 風(fēng)電場(chǎng)模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)用途及布局1) 風(fēng)電場(chǎng)模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)用途風(fēng)場(chǎng)模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)，構(gòu)建了一個(gè)采用風(fēng)速、溫度及海拔等參數(shù)為依據(jù)的虛擬風(fēng)況環(huán)境模型，以單臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在風(fēng)場(chǎng)特定微觀位置為目標(biāo)而建立的一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)群，用于測(cè)試風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工況

9、運(yùn)行狀態(tài)。學(xué)生可通過(guò)本試驗(yàn)臺(tái)了解風(fēng)場(chǎng)側(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)主控以及中控側(cè)SCADA的工作原理，并可在試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行相關(guān)地風(fēng)力發(fā)電機(jī)工況的模擬實(shí)驗(yàn)，本試驗(yàn)臺(tái)同時(shí)可供電氣專業(yè)學(xué)生了解學(xué)習(xí)基于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電氣控制、數(shù)據(jù)采集及網(wǎng)絡(luò)通訊等知識(shí)。2) 風(fēng)電場(chǎng)模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)圖1是風(fēng)電場(chǎng)模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)原理結(jié)構(gòu)圖，圖2是風(fēng)電場(chǎng)模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)布置圖。風(fēng)電場(chǎng)模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)主要由仿真控制系統(tǒng)、主控制系統(tǒng)和SCADA系統(tǒng)組成。仿真控制系統(tǒng)包含風(fēng)模型系統(tǒng)軟件、力模型系統(tǒng)軟件、溫度和濕度及海拔系統(tǒng)模型軟件。通過(guò)ADS專用信道與主控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。主控制系統(tǒng)包含機(jī)組的發(fā)電控制流程、工藝保護(hù)流程、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

10、流程、第三方通訊流程等。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊板將主控制系統(tǒng)與SCADA系統(tǒng)的不同介質(zhì)的通訊進(jìn)行連接。SCADA系統(tǒng)可實(shí)時(shí)采集單機(jī)機(jī)組的各個(gè)運(yùn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)，并可接受單機(jī)機(jī)組的狀態(tài)列表、統(tǒng)計(jì)列表、風(fēng)速功率列表、風(fēng)玫瑰圖等。風(fēng)電場(chǎng)模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供一個(gè)較真實(shí)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行環(huán)境。使實(shí)驗(yàn)人員能夠通過(guò)此平臺(tái)快速的掌握風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的理論及實(shí)踐知識(shí)。 圖1 風(fēng)電場(chǎng)模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)原理結(jié)構(gòu)圖圖2 風(fēng)電場(chǎng)模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)布置圖4. 實(shí)驗(yàn)儀器及材料1、仿真器一臺(tái)。2、控制器一臺(tái)。3、網(wǎng)絡(luò)通訊板一臺(tái)。4、SCADA一臺(tái)。5. 實(shí)驗(yàn)步驟1、結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)了解試驗(yàn)臺(tái)的用途、布局、各種指示燈和按鈕的作用及操

11、作方法。2、打開(kāi)各個(gè)電氣柜，觀察各個(gè)柜體內(nèi)部的器件組成及其電氣連接，分析其基本原理。（1）打開(kāi)仿真柜，觀察PLC的電氣連接，分析其數(shù)據(jù)采集原理。（2）打開(kāi)控制柜，觀察PLC的電氣連接，分析其數(shù)據(jù)采集原理。（3）觀察網(wǎng)絡(luò)通訊板的電氣連接，分析其數(shù)據(jù)采集原理。3、啟動(dòng)操作臺(tái)的仿真工控機(jī)，并啟動(dòng)仿真控制程序，結(jié)合使用說(shuō)明書(shū)，熟悉本應(yīng)用程序的操作界面。4、啟動(dòng)控制柜中的主控工控機(jī)，并啟動(dòng)機(jī)組控制工藝程序，結(jié)合使用說(shuō)明書(shū)，熟悉本應(yīng)用程序的操作界面。5、啟動(dòng)操作臺(tái)的SCADA工控機(jī)及數(shù)據(jù)服務(wù)器，并啟動(dòng)SCADA監(jiān)控軟件，結(jié)合使用說(shuō)明書(shū)，熟悉本應(yīng)用程序的操作界面。6. 注意事項(xiàng)1、 注意安全，遵守實(shí)驗(yàn)室安全

12、操作規(guī)程。2、 打開(kāi)各個(gè)柜體進(jìn)行觀察和測(cè)量時(shí)必須在主電切斷情況下進(jìn)行。3、 未經(jīng)指導(dǎo)老師同意，不得擅自操作柜體上的按鈕及上位機(jī)程序。四、 基于雙饋技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電站系統(tǒng)1. 學(xué)習(xí)目標(biāo)· 理解風(fēng)力發(fā)電站的設(shè)計(jì)與運(yùn)行· 了解將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為軸動(dòng)能所用到的物理原理· 了解風(fēng)力發(fā)電站的幾種不同設(shè)計(jì)構(gòu)思學(xué)習(xí)雙饋異步發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行· 研究不同風(fēng)強(qiáng)下發(fā)電機(jī)的運(yùn)行以及對(duì)輸出電壓和頻率的控制· 在不同風(fēng)力條件下確定最佳運(yùn)行點(diǎn)2. 虛擬儀器在使用本系統(tǒng)的過(guò)程中，可以使用Labsoft提供的諸多虛擬儀器。本課程自身不涉及這些儀器，其詳細(xì)信息見(jiàn)幫助部分。223. 實(shí)驗(yàn)手

13、冊(cè)部分內(nèi)容設(shè)備風(fēng)力發(fā)電站雙饋異步電機(jī)控制器1個(gè)三相多功能電機(jī)(雙饋發(fā)電機(jī))1個(gè)風(fēng)電站三相隔離變壓器1個(gè)增量式位置編碼器(1024脈沖)1個(gè)伺服電機(jī)測(cè)試臺(tái)(1 kW)1個(gè)電機(jī)供電單元1個(gè)連接頭(1 kW)2個(gè)連接保護(hù)罩(1 kW)2個(gè)模擬/數(shù)字萬(wàn)用表，功率和功率因數(shù)表1個(gè)三相表1個(gè)安全型導(dǎo)線(4 mm)1個(gè)安全型插座 (4 mm)20個(gè)安全型插座(19/4 mm) with tap 5個(gè)五、 實(shí)驗(yàn)二 雙饋異步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行主要包括以下幾方面：· 運(yùn)行原理· 不同轉(zhuǎn)速下電壓的產(chǎn)生· 發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的同步· 有功功率調(diào)整· 無(wú)功功率調(diào)整使用雙饋異步發(fā)電機(jī)

14、的風(fēng)機(jī)原理框圖如下所示。發(fā)電機(jī)定子通過(guò)一個(gè)接觸器與電網(wǎng)相接。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子由一個(gè)變流器得到反饋。無(wú)論風(fēng)力條件如何變化，如風(fēng)速率有浮動(dòng)，發(fā)電機(jī)必須產(chǎn)生頻率與幅值不變的電壓，從而向電網(wǎng)饋入電能。這是通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其運(yùn)行原理如下圖所示。機(jī)械速度對(duì)發(fā)電機(jī)電壓的影響1) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?#183; 理解發(fā)電機(jī)頻率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系2) 內(nèi)容· 測(cè)定轉(zhuǎn)速為1200 rpm、1300 rpm、1400 rpm 時(shí)，發(fā)電機(jī)的電壓頻率。3) 步驟·按以下布局和連線圖組裝電路。· 開(kāi)啟實(shí)驗(yàn)臺(tái)雙饋異步發(fā)電機(jī)控制單元。· 開(kāi)啟控制單元的三相電源電壓，確認(rèn)變壓器的斷路器處于合閘狀態(tài)。

15、· 打開(kāi)”DFIG CONTROL”儀器(USB接口必須與PC相連)。· 在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，選擇“SPEED CONTROL”模式并將轉(zhuǎn)速設(shè)置為1200 rpm。· 點(diǎn)擊虛擬儀器上的“ENABLE”按鈕。· 在頻率為0 Hz的條件下將幅值設(shè)置為40%。· 測(cè)定機(jī)械頻率(單位為Hz)和發(fā)電機(jī)的電壓頻率。· 在1300 rpm、1400 rpm轉(zhuǎn)速下重復(fù)測(cè)量。窗體頂端機(jī)械速度為1200 rpm時(shí)：機(jī)械頻率為 _7_Hz；電壓頻率為 _50_Hz。窗體底端窗體頂端機(jī)械速度為1300 rpm時(shí)：機(jī)械頻率為 _10_Hz；電壓頻率為 50_Hz。窗體

16、底端窗體頂端機(jī)械速度為1400 rpm時(shí)：機(jī)械頻率為 _12_Hz；電壓頻率為 _50_Hz。窗體底端窗體頂端窗體底端轉(zhuǎn)子頻率變化的影響實(shí)驗(yàn)?zāi)康?#183; 理解發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子電流頻率和定子頻率的關(guān)系。內(nèi)容· 測(cè)定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為1200 rpm時(shí)，為使其定子電壓頻率為50 Hz，需要饋入轉(zhuǎn)子的電流頻率。在1300 rpm 、1400 rpm轉(zhuǎn)速下重復(fù)測(cè)量。步驟·按以下布局和連線圖組裝電路。· 開(kāi)啟實(shí)驗(yàn)臺(tái)雙饋異步發(fā)電機(jī)控制單元。· 開(kāi)啟控制單元的三相電源電壓，確認(rèn)變壓器的斷路器處于合閘狀態(tài)。· 打開(kāi)”DFIG CONTROL”儀器(USB接口必須

17、與PC相連)。· 在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，選擇“SPEED CONTROL”模式并將轉(zhuǎn)速設(shè)置為1200 rpm。· 點(diǎn)擊虛擬儀器上的“ENABLE”按鈕。· 在頻率為0 Hz的條件下將幅值設(shè)置為40%。· 在虛擬儀器上緩慢提高頻率，直至定子頻率達(dá)50 Hz。· 在1300 rpm、1400 rpm轉(zhuǎn)速下重復(fù)測(cè)量。窗體頂端機(jī)械速率為1200 rpm時(shí)，轉(zhuǎn)子電壓頻率必須設(shè)置為_(kāi)11_ Hz從而使定子頻率為50 Hz。窗體底端窗體頂端機(jī)械速率為1300 rpm時(shí)，轉(zhuǎn)子電壓頻率必須設(shè)置為_(kāi)7_ Hz從而使定子頻率為50 Hz。窗體底端窗體頂端機(jī)械速率為1400 r

18、pm時(shí)，轉(zhuǎn)子電壓頻率必須設(shè)置為_(kāi)3_ Hz從而使定子頻率為50 Hz。窗體底端窗體頂端以下哪個(gè)結(jié)論正確？在不同機(jī)械速度下，可通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子頻率使定子頻率恒定。轉(zhuǎn)子頻率變化對(duì)定子頻率的影響可忽略。頻率最大變化量為10%。在恒定轉(zhuǎn)速下，改變轉(zhuǎn)子頻率可改變定子頻率。定子頻率隨轉(zhuǎn)子頻率和機(jī)械速度的增加而改變。· 打開(kāi)”DFIG CONTROL”儀器(USB接口必須與PC相連)。· 在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上選擇“SPEED CONTROL”模式并將轉(zhuǎn)速設(shè)置為1200 rpm。· 點(diǎn)擊虛擬儀器上的“ENABLE”按鈕。· 設(shè)置儀器幅值和頻率，使定子電壓為300 V、頻率為50 Hz。· 將顯示內(nèi)容設(shè)置為定子電壓和轉(zhuǎn)子電流。改變?cè)O(shè)置來(lái)獲得最佳圖表并將其拷貝在以下指定處。在機(jī)械速率為1200rmp時(shí)，為使定子頻率達(dá)到50Hz，轉(zhuǎn)子電壓頻率必須設(shè)置為10Hz。此時(shí)的電流值為1.15A，電壓值為162Hz。六實(shí)驗(yàn)小結(jié)通過(guò)本次的學(xué)習(xí)對(duì)風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)有利一定的了解，從學(xué)習(xí)中可知風(fēng)力發(fā)電是20世紀(jì)70年代開(kāi)始研究風(fēng)電的自主研發(fā)能力嚴(yán)重不足，