一、雙饋風力發電機模擬系統實驗裝置-產品概述：
本(ben)裝置(zhi)采(cai)用變速恒頻(pin)控制的雙饋(kui)異(yi)步發(fa)電機組，可(ke)以完成(cheng)大(da)功(gong)率雙饋(kui)風電機組的風力機模擬和運行操作訓練。
二、雙饋風力發電機模擬系統實驗裝置產品特點：
1) 模擬真實風力發(fa)電機的啟動、并網、正(zheng)常運行(xing)和停機過程(cheng)，具(ju)備模擬機組變速調節(jie)能力，有功(gong)、無(wu)功(gong)的調節(jie)能力；
2) 風(feng)速模型(xing)不僅可設定典型(xing)幾種風(feng)速曲(qu)線(xian)，支(zhi)持導入實際測量得(de)到的風(feng)速―時間數據；
3) FaceView實(shi)驗主控(kong)軟(ruan)件(jian)執行(xing)機組運(yun)行(xing)狀態流程控(kong)制和(he)數(shu)據記(ji)錄(lu)、顯示、系統監控(kong)等功能；
4) 實現風速和風力(li)機(ji)(ji)模(mo)擬，機(ji)(ji)組并(bing)網控(kong)(kong)(kong)制(zhi)，機(ji)(ji)組最大功率運(yun)行(xing)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)，機(ji)(ji)組恒速運(yun)行(xing)，機(ji)(ji)組限功率運(yun)行(xing)，機(ji)(ji)組低電壓穿越，機(ji)(ji)組脫網控(kong)(kong)(kong)制(zhi)等控(kong)(kong)(kong)制(zhi)功能；
5) 背(bei)靠(kao)背(bei)變流器可實(shi)現(xian)直(zhi)流側電(dian)壓(ya)的(de)初始狀(zhuang)態進(jin)行設定，實(shi)現(xian)單位功率因數并(bing)網(wang)，實(shi)現(xian)風力發(fa)電(dian)機在故障條(tiao)件下不脫網(wang)運行，低(di)電(dian)壓(ya)穿越(yue)的(de)功能，支(zhi)持風機的(de)低(di)電(dian)壓(ya)穿越(yue)實(shi)驗;
6) 軟件分析風力發(fa)電(dian)的數據(ju)與運(yun)行(xing)特(te)性，能夠顯示(shi)異常時的故障原因；
7) RS485接口(kou)，提(ti)供(gong)開放式MODBUS規(gui)約接入監(jian)控系統；
8) 完善(shan)的保(bao)護(hu)功能(neng)，包括過(guo)電壓保(bao)護(hu)、過(guo)電流保(bao)護(hu)、過(guo)溫保(bao)護(hu)、超速保(bao)護(hu)、短路保(bao)護(hu)，可以(yi)實(shi)現低電壓穿越以(yi)及外接電源電壓不穩定時保(bao)護(hu)實(shi)驗；
注：帶醒目(mu)的危(wei)險(xian)標識，如：有電(dian)危(wei)險(xian)、運行時請勿打開、嚴謹(jin)帶電(dian)操作等(deng)。

二、系統運行技術參數(shu)：
2.1 工作條件(jian)
2 輸入電壓：三相四線～380V±10%  50Hz
2 裝置容量：≤5.0kW
2 海拔：0～2000m；
2 環境溫度：-10℃～＋50℃；
2 環境相對(dui)濕度: 10～90%(25℃)；
2 大(da)氣壓力(li)范(fan)圍(wei)：1個標(biao)準大(da)氣壓范(fan)圍(wei)；
2 室內安裝；
2 平(ping)臺必須水平(ping)安裝(zhuang)；
2 設備正常(chang)使用(yong)年限(xian)：≥20年；
2 環(huan)境要求：環(huan)境通風(feng)良好，不(bu)含(han)易燃、腐蝕(shi)性(xing)氣體；
2.2 實(shi)驗平(ping)臺的基本尺寸：
2 實驗臺：2000×400×600；（長×深×高，mm）
2 變(bian)流器(qi)：1000×600×1500；
2 主控柜(ju)：800×600×1820；
注：實驗平臺分兩(liang)排布置，預(yu)計占地(di)面積 3m×3m
2.2 定制(zhi)雙(shuang)饋(kui)變(bian)流器(qi)系統
風電變流器包括雙饋風機變流器、全功率變流器和PWM整流器，均為我司自主研發，根據高校和研究所客戶要求定制開發，具有功能完善、產品可靠、開放性強、保護嚴格等特點。

模擬風(feng)力發(fa)電(dian)系統的(de)變流(liu)器由AC-DC-AC PWM變換器來實現，前級交流輸入可選接入交流/直流電網，根據設定的風速，將相應能量注入到直流母線上，后級交流輸出接交流母線，將輸入的能量注入到配電/微電網。該變流器為定制產品，根據用戶的要求設計，功能特點如下：
2 機側矢量控制(zhi)(zhi)，網(wang)側矢量解耦P/Q控制(zhi)(zhi)；
2 電網(wang)電壓在-3%～+7%范圍內波動時能正常運行；
2 并網滿載電流總諧波畸變率5%以(yi)下(xia)；
2 過流/過壓/過溫保(bao)護，分硬件(jian)保(bao)護和軟件(jian)保(bao)護；
2 具備(bei)低電壓(ya)穿越功能；
2 提(ti)供直流側外接其他電氣設備的接口(kou)；
2 支持電網(wang)不(bu)平衡(heng)度小于 10%時正常發(fa)電運行；
2 支持(chi)較寬的運行速度范圍(wei)：700-2000RPM；
 5.0 kW背(bei)靠背(bei)變流器(qi)主(zhu)要(yao)指(zhi)標

2.3 設備(bei)主要配置參數

三、雙饋系統低電壓穿(chuan)越(yue)與實驗
3.1 電(dian)網電(dian)壓跌落(luo)的危(wei)害
對雙饋風電機組來說：
2 出現的(de)過(guo)電流會損壞(huai)電力電子器件；
2 DC端過電壓，將威脅(xie)直(zhi)流側元器件；
2 附加的轉矩、應(ying)力過大則(ze)會損壞風電(dian)機(ji)組的機(ji)械部件；
對電網來(lai)說：
2 引起電網頻率降低；
2 引起電網線壓降低；
2 引(yin)發(fa)聯(lian)鎖(suo)效應，導致(zhi)大面積電網癱瘓。
3.2 低電壓穿越LVRT定義(yi)及意義(yi)
當電(dian)網(wang)故障或擾動引起(qi)風電(dian)場并(bing)網(wang)點的電(dian)壓跌(die)落(luo)(luo)時，在電(dian)壓跌(die)落(luo)(luo)的范圍內，風電(dian)機組能(neng)夠不(bu)間斷(duan)并(bing)網(wang)運(yun)行。
它(ta)對系統由(you)較為重(zhong)要(yao)的(de)意義：
2 風機能夠(gou)不脫網持續(xu)運行；
2 能夠對電網進行動態無功(gong)功(gong)率Q支撐；
2 有(you)助于有(you)功功率P恢復；
3.3 國(guo)內低電壓(ya)穿越(yue)標準
對于低(di)電(dian)壓穿越，要求(qiu)如(ru)下圖所(suo)示(shi)，方案遵(zun)循此標準(zhun)：
低電壓穿越標準
2 并網點電壓(ya)(ya)跌至20%額定電壓(ya)(ya)時，保證不(bu)脫網連續運行625ms ；
2 跌落后2s 內恢復到額定電壓的(de)90%時，不脫網連(lian)續運行。
2 無功支(zhi)撐(cheng)：響應(ying)時間不大于(yu)75ms，持續(xu)時間不少于(yu)550ms ；無功電流滿足IT≥1.5×（0.9-UT）IN ，（0.2≤UT≤0.9）
2 有功恢復(fu)(fu)：故障切除后以至少10%額定功率/秒的(de)功率恢復(fu)(fu)到故障跌(die)落前的(de)功率；
3.4 低電壓穿越LVRT實驗方案介紹
主要為在變流器上添加Crowbar和Chopper電路，并在變流器中進行相應控制：
2 Crowbar：其響應時間(jian)短，能夠保護變流(liu)器IGBT、吸收(shou)和(he)衰減畸變電流(liu)和(he)諧波(bo)電流(liu)
2 Chopper：主要(yao)考慮單管吸(xi)收(shou)回路的(de)設計(ji)，不同于Crowbar的(de)投切工作(zuo)方式，Chopper裝置在運行(xing)過(guo)(guo)程中會進行(xing)100Hz左右(you)的(de)斬波動作(zuo)，大電(dian)流關斷時的(de)尖峰很容易導致(zhi)IGBT過(guo)(guo)壓實效。因此設計(ji)了RCD吸(xi)收(shou)回路和低感功率回路。
四、雙饋系(xi)統實驗(yan)主(zhu)控軟件(jian)
FaceView實驗主(zhu)(zhu)控軟件具有風(feng)(feng)速(su)(su)(su)特性模擬(ni)和(he)風(feng)(feng)機(ji)(ji)主(zhu)(zhu)控功能，能模擬(ni)幾種(zhong)典型風(feng)(feng)速(su)(su)(su)如：微風(feng)(feng)、陣風(feng)(feng)、持(chi)續(xu)大風(feng)(feng)、持(chi)續(xu)中速(su)(su)(su)風(feng)(feng)、或四種(zhong)風(feng)(feng)速(su)(su)(su)合成特性。主(zhu)(zhu)控和(he)風(feng)(feng)機(ji)(ji)模擬(ni)的參(can)數修改權限(xian)向用戶開放，用戶可以自由定(ding)制(zhi)風(feng)(feng)力機(ji)(ji)特性，選配接收實際的測風(feng)(feng)儀數據。主(zhu)(zhu)控功能實現機(ji)(ji)組并網控制(zhi)，恒速(su)(su)(su)運行(xing)，限(xian)功率運行(xing)，降功率運行(xing)，低電壓穿越，機(ji)(ji)組脫網控制(zhi)。
FaceView監測以下(xia)參(can)量：
2 風(feng)速、風(feng)輪轉(zhuan)速；
2 驅動電機轉子位置(zhi)／速度、電流、電壓、功率、輸出轉矩；
2 發電(dian)(dian)機轉子位置／速(su)度、電(dian)(dian)流、電(dian)(dian)壓、功率、輸出轉矩；
2 變流(liu)器直流(liu)電壓；
2 網(wang)側變流器(qi)輸出(chu)電壓、電流、功(gong)率；
2 電網電壓(ya)、電流(liu)、功率。
五、開放雙饋風電(dian)變流器系統（說(shuo)明(ming)）
算法類的(de)函數開放，用戶可以按照自己的(de)算法修改(gai)、調(diao)用，如整(zheng)流(liu)、逆變(bian)、電機控制(zhi)的(de)SVPWM和低電壓穿越算法。
開(kai)放內容如(ru)下：
1) 雙饋變流器所有電路板(ban)硬件原理(li)圖(tu)及(ji)BOM表(pdf版本)：控制板(ban)，電源板(ban)，信號板(ban)，電容板(ban)；
2) 雙(shuang)饋變流器(qi)柜電氣原理圖及BOM表(pdf版本)；
3) 開放控制板(ban)的debug接口，客(ke)戶可以燒(shao)寫自己的程序；
4) 雙饋變(bian)流器通訊協議(yi)(RS485)（免費）；
5) 雙饋(kui)變(bian)流器使(shi)用手冊(免費)；
6) 雙饋變流器(qi)編程手(shou)冊pdf版；
雙(shuang)饋(kui)變流器軟件低電壓穿越算法、整流器SVPWM算法和電機控制SVPWM算法的工程源文件，包括程序主框架、硬件驅動功能、硬件配置功能、通訊功能、保護功能、編碼器功能、采樣功能、鎖相環功能、濾波函數等。低電壓穿越算法、整流器SVPWM算法和電機控制SVPWM算法用戶可以修改、調用。

六(liu)、可開設(she)實驗及科(ke)研教學內容
1) 風力機(ji)模擬實驗
2) 低電壓(ya)穿越(yue)實驗
3) 低電壓穿越算(suan)法(fa)研究
4) 直流母線電壓控制實驗(yan)
5) 并網過程及連(lian)續實驗(yan)
6) 亞同步速(su)、超同步速(su)運行控制實驗
7) 風力(li)發電并網功率因素調節
實驗項目表(biao)