直驱式风力发电实验平台方案！欢迎来电咨询！
南京研旭电气科技有限公司
中国 南京
产品属性
图文详情
品牌推荐
品牌/型号
研旭/研旭
欢迎光临研旭专卖区！ 研旭淘宝店铺：yanxudq.taobao.com 直驱式风力发电基本原理 直驱式风力发电系统采用风力机和永磁多极同步发电机直接耦合，省去了齿轮箱，永磁多极同步发电机的转子为永磁式结构，无需外部提供励磁电源。永磁多极同步发电机的风电机组发出频率变化的交流电，通过整流器整流成为直流电再通过逆变器变换为频率恒定的交流电送入电网，所产生的电能都要通过变频器送入电网，变频器容量和风力发电系统的容量相同。在直驱式风力发电系统如图1所示，变流器及控制部分的组成及作用如下：发电机侧变流器。自关断器件(IGBT等)构成AC／DC变流器，采用一定的控制方法将发电机发出的交流电转换为直流 电，并且保证发电机输出电流为正弦；直流环节。一般直流环节的电压控制为恒定；电网侧变流器。自关断器件构成的DC／AC变流器，采用某种控制方法使直流电转变为三相正弦交流电(50Hz)，并能 有效补偿电网功率因数。
研旭直驱式风力发电实验平台性能分析及控制方案 类似于有刷双馈风力发电系统，连接发电机定子的PWM变换器称为定子PWM变换器，连接电网的PWM变换器称为并网PWM变换器。一般情况下定子PWM变换器工作在整流状态（因此又称之为PWM整流器），并网PWM变换器工作在逆变状态（因此又称之为PWM逆变器）。PMSWG发出的电能经定子PWM变换器转换为直流电，中间直流母线并联大电容起稳压和能量储存缓冲的作用，最后经过并网PWM变换器转换为与电网同频的交流电馈入电网，并网PWM变换器与定子PWM变换器本休结构上完全相同，控制方案如图2所示。
PWM变换器可以根据需要工作在整流状态或逆变状态，能量可以双向流动（对双馈风力发电系统是必需的，但直驱式并网并不需要这种功能），定子侧电流和网侧电流的大小和功率因数都是可调的，整个双PWM变换器可以工作在四象限状态。
在具体运行中，两个PWM变换器各司其职，根据控制算法的不同其功能略有不同。无论哪种算法，定子PWM变换器一般是采用转子磁链定向，控制PMSG的定子电流呈正弦波形实现转速和功率因数调节； 并网PWM变换器采用电网电压矢量定向，将直流电逆变为良好的正弦波形实现并网和有功/无功解耦。直流母线电压 可以由定子PWM变换器控制也可以由并网PWM变换器控制，保持为比电网幅值高的稳定值（这样才能保证能量流动的方向， PWM整流可以升压）以便往电网输送能量。如果由定子PWM变换器控制直流母线电压，则并网PWM变换器要担负最大风能跟踪的任务，必须根据风速控制PMSG转速或根据转速控制并网电流；如果由并网PWM变换器控制直流母线电压，则定子PWM变换器要担负最大风能跟踪的任务，一般根据此时的风速控制PMSG转速到达最佳转速。能量流动一般是从PMSG流向电网，此时PMSG工作于正常的发电状态；但在PMSG起动时能量可以从电网流向PMSG，使PMSG工作在电动状态快速起动。
定子PWM变换器加并网PWM变换器优点：整个系统谐波很少，既可以实现定子电流的正弦化（减小了发电机的功率波动，并且也只有这样才能够应用发电机定子电流来分析发电机故障）也可以实现网侧电流的正弦化；控制非常灵活，既可以控制发电机电流也可以控制电网电流，可以灵活地选择直流母线电压控制和风能跟踪分别由哪个变换器控制。
定子PWM变换器加并网PWM变换器缺点：结构和控制较为复杂，由于双PWM变换器容量等于发电机容量，成本较高；能量双向流动对本系统没有必要。
研旭直驱式风力发电实验平台软硬件系统方案研旭直驱式风力发电实验平台系统结构如图3所示。研旭直驱式风力发电实验平台采用用一台直流电机模拟风力机带动永磁同步发电机运行，直流电机的和同步发电机的功率要求在200W左右，直流电机和同步发电机要安装在同一个底座上，使用联轴器相连接，采用光电编码器测量电机实时转速，永磁同步发电机极数为6极，直流电机的控制采用直流调速器控制电机的转速，用以模拟风速的变化，直流调速器提供一个0~5V的模拟接口，以便通过计算机实现直流机的转速调节模拟风机出力。发电机侧变流器和电网侧变流器要求采用IPM模块或IGBT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模块或IGBT模块的耐压要在1200V以上，电流要在40A左右。直流环节的电容要求450V以上、680uF的电解电容两只串联以提高耐压。并网变压器要求是三相变压器，其容量要求与发电机的功率相同，容量在。
0.2～0.5KW。发电机侧变流器和电网侧变流器采用DSP进行控制，采用两套研旭TMS320F28335的DSP开发板，此外DSP控制板和IGBT模块的连接采用研旭IGBT六单元功率驱动板，需使用两套。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发电机侧、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。采用两台研旭YX —XDS510仿真器完成系统控制算法的调试。
研旭直驱式风力发电实验平台性能分析及控制方案 类似于有刷双馈风力发电系统，连接发电机定子的PWM变换器称为定子PWM变换器，连接电网的PWM变换器称为并网PWM变换器。一般情况下定子PWM变换器工作在整流状态（因此又称之为PWM整流器），并网PWM变换器工作在逆变状态（因此又称之为PWM逆变器）。PMSWG发出的电能经定子PWM变换器转换为直流电，中间直流母线并联大电容起稳压和能量储存缓冲的作用，最后经过并网PWM变换器转换为与电网同频的交流电馈入电网，并网PWM变换器与定子PWM变换器本休结构上完全相同，控制方案如图2所示。
PWM变换器可以根据需要工作在整流状态或逆变状态，能量可以双向流动（对双馈风力发电系统是必需的，但直驱式并网并不需要这种功能），定子侧电流和网侧电流的大小和功率因数都是可调的，整个双PWM变换器可以工作在四象限状态。
在具体运行中，两个PWM变换器各司其职，根据控制算法的不同其功能略有不同。无论哪种算法，定子PWM变换器一般是采用转子磁链定向，控制PMSG的定子电流呈正弦波形实现转速和功率因数调节； 并网PWM变换器采用电网电压矢量定向，将直流电逆变为良好的正弦波形实现并网和有功/无功解耦。直流母线电压 可以由定子PWM变换器控制也可以由并网PWM变换器控制，保持为比电网幅值高的稳定值（这样才能保证能量流动的方向， PWM整流可以升压）以便往电网输送能量。如果由定子PWM变换器控制直流母线电压，则并网PWM变换器要担负最大风能跟踪的任务，必须根据风速控制PMSG转速或根据转速控制并网电流；如果由并网PWM变换器控制直流母线电压，则定子PWM变换器要担负最大风能跟踪的任务，一般根据此时的风速控制PMSG转速到达最佳转速。能量流动一般是从PMSG流向电网，此时PMSG工作于正常的发电状态；但在PMSG起动时能量可以从电网流向PMSG，使PMSG工作在电动状态快速起动。
定子PWM变换器加并网PWM变换器优点：整个系统谐波很少，既可以实现定子电流的正弦化（减小了发电机的功率波动，并且也只有这样才能够应用发电机定子电流来分析发电机故障）也可以实现网侧电流的正弦化；控制非常灵活，既可以控制发电机电流也可以控制电网电流，可以灵活地选择直流母线电压控制和风能跟踪分别由哪个变换器控制。
定子PWM变换器加并网PWM变换器缺点：结构和控制较为复杂，由于双PWM变换器容量等于发电机容量，成本较高；能量双向流动对本系统没有必要。
研旭直驱式风力发电实验平台软硬件系统方案研旭直驱式风力发电实验平台系统结构如图3所示。研旭直驱式风力发电实验平台采用用一台直流电机模拟风力机带动永磁同步发电机运行，直流电机的和同步发电机的功率要求在200W左右，直流电机和同步发电机要安装在同一个底座上，使用联轴器相连接，采用光电编码器测量电机实时转速，永磁同步发电机极数为6极，直流电机的控制采用直流调速器控制电机的转速，用以模拟风速的变化，直流调速器提供一个0~5V的模拟接口，以便通过计算机实现直流机的转速调节模拟风机出力。发电机侧变流器和电网侧变流器要求采用IPM模块或IGBT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模块或IGBT模块的耐压要在1200V以上，电流要在40A左右。直流环节的电容要求450V以上、680uF的电解电容两只串联以提高耐压。并网变压器要求是三相变压器，其容量要求与发电机的功率相同，容量在。
0.2～0.5KW。发电机侧变流器和电网侧变流器采用DSP进行控制，采用两套研旭TMS320F28335的DSP开发板，此外DSP控制板和IGBT模块的连接采用研旭IGBT六单元功率驱动板，需使用两套。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发电机侧、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。采用两台研旭YX —XDS510仿真器完成系统控制算法的调试。
