新能源发电实验报告BAB.docx

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新能源发电实验报告BAB

一、目录

一、风电场模型并网控制系统实验平台使用

✧硬件介绍

✧仿真器说明

✧主控制器操作说明

二、实验一了解风电场模型并网控制系统试验平台

✧实验目的

✧实验原理及方法

✧风电场模型并网控制系统用途及布局

✧实验仪器及材料

✧实验步骤

✧注意事项

三、基于双馈技术的风力发电站系统

✧学习目标

✧虚拟仪器

✧实验手册部分内容

四、实验二双馈异步发电机的运行

✧机械速度对发电机电压的影响

●实验目的

●内容

●步骤

✧转子频率变化的影响

●实验目的

●内容

●步骤

五、实验小结

二、风电场模型并网控制系统实验平台使用

1.硬件介绍

●图片1为仿真柜图片。

●

图片1

图片2为主控柜图片。

箭头1所指处是40台模拟风机的安全链信号，灯亮表示安全链信号存在。

箭头2所指处是40台模拟风机的叶轮速度信号指示灯，当也叶轮超速是指示灯会灭，反之则亮。

箭头3所指处是40台模拟风机的急停信号，当按下主控柜上面的急停按钮时，对应的急停信号指示灯会亮。

箭头4所指处是40台模运行状态指示信号，当指示灯在闪烁时是在故障状态。

当指示灯不亮时是在过渡状态。

当指示灯亮时是在发电状态。

箭头5所指处是触摸屏操作面板。

箭头6所指处是急停按钮。

2.仿真器说明

主界面能显示当前各台风机的风速，风向，叶轮速度，桨距角角度，以及风机现在的制动等级。

以及与控制系统连接的状态，与主控连接状态。

1）控制系统连接：

主控与仿真之间的连接是否正常。

2）ADS连接：

主控与仿真之间的ads通信是否正常。

3）取消循环显示功能：

输入true时机组是不循环显示的。

4）循环显示时间设定：

设定多长时间循环一次。

a）在仿真器主界面按下<参数设置>按钮进入参数设置画面。

b）在仿真器主界面按下<风况信息>按钮进入风况信息画面。

c）在仿真器主界面按下<机组环境信息>按钮进入机组安装地环境信息画面。

d）在仿真器主界面按下<叶轮气动信息>按钮进入叶轮气动信息画面。

e）在仿真器主界面按下<变桨信息系统>按钮进入变桨信息系统画面。

f）在仿真器主界面按下<传动链信息>按钮进入传动链信息画面。

g）在仿真器主界面按下<变频发电信息>按钮进入变频器及发电系统信息画面。

h）在仿真器主界面按下<偏航信息>按钮进入偏航系统信息画面。

i）在仿真器主界面按下<温度信息>按钮进入温度测试系统信息画面。

j）在仿真器主界面按下<制动测试>按钮进入制动测试系统信息画面。

k）在仿真器主界面按下按钮进入I/O系统信息画面。

l）在仿真器主界面按下<选着机组>按钮进入切换机组画面。

m）循环显示设置以及设置循环时间。

需要循环显示时，把取消循环显示后面的方框false，

然后在循环显示中输入的时间。

不需要循环显示时，把取消循环显示后面的方框true，然后在循环显示中输入的时间。

3.主控制器操作说明

主界面的显示的信息:

有效状态码显示表，电网及发电量数据状态，控制信息，振动及温度信息。

1）在主界面中在主界面按下按钮可进入系统基本参数及信息画面。

2）在主界面中按下<参数系统>按钮可进入参数系统_001画面。

3）在主界面中按下<平均数据>按钮可进入平均参数统计画面。

4）在主界面中按下<电量统计系统>按钮可进入产量统计画面。

5）在主界面中按下<风速功率曲线>按钮可进入风速功率曲线画面。

6）在主界面中按下<风玫瑰记录>按钮可进入风玫瑰统计曲线画面。

[

（图中箭头所指处为Ｓｅｌｔｕｒｎｉｂｅ＿ｎｕｍ按钮）

Ｓｅｌｔｕｒｎｉｂｅ＿ｎｕｍ按钮：

如需查看其它机组系统基本参数及信息，则按下这个按钮输入你需要查看的风机号（０－３９）

主界面操作

风机运行时发生故障，你可以按一下RESET按钮。

这样可以复位掉风机的故障状态。

1）在风机正在启动时，按一下FastStart按钮，风机启动时会跳过safetest1-safetest4,直接进入windowsmode。

2）当你需要停机的时候可以按一下stop按钮。

风机就会停机。

3）当风机需要服务的时候，你看按下service按钮。

4）当你需要手动设置转速和手动设置功率时，需要按下SimCt按钮。

三、实验一了解风电场模型并网控制系统试验平台

1.实验目的

对风电场模型并网控制系统进行剖析，通过对照使用说明书与实物，了解本试验平台的主体结构及各细节，巩固、扩大课堂所学知识，并从中体会学习风电场模型并网控制系统试验平台的实验方法。

要求：

1、了解试验平台的用途，总体布局，以及试验平台的主要性能和技术指标；

2、对照试验平台使用说明书，分析仿真器、控制器和SCADA工作原理；

3、了解和分析试验平台主要部件的工作原理。

2.实验原理及方法

本实验利用并网控制系统试验平台中的仿真器、控制器和SCADA讲解真实环境下风电场并网的工作原理。

主要方法是打开仿真器、控制器和SCADA，参照使用说明书，并配以实物进行观察，通过联合操作仿真器、控制器和SCADA，观察试验平台的各个动作。

3.风电场模型并网控制系统用途及布局

1）风电场模型并网控制系统用途

风场模型并网控制系统试验平台，构建了一个采用风速、温度及海拔等参数为依据的虚拟风况环境模型，以单台风力发电机组在风场特定微观位置为目标而建立的一个风电场群，用于测试风力发电机组工况运行状态。

学生可通过本试验台了解风场侧风力发电机主控以及中控侧SCADA的工作原理，并可在试验台进行相关地风力发电机工况的模拟实验，本试验台同时可供电气专业学生了解学习基于工业现场的电气控制、数据采集及网络通讯等知识。

2）风电场模型并网控制系统的主体结构

图1是风电场模型并网控制系统试验台原理结构图，图2是风电场模型并网控制系统试验台现场布置图。

风电场模型并网控制系统主要由仿真控制系统、主控制系统和SCADA系统组成。

仿真控制系统包含风模型系统软件、力模型系统软件、温度和湿度及海拔系统模型软件。

通过ADS专用信道与主控制系统进行数据交互。

主控制系统包含机组的发电控制流程、工艺保护流程、数据统计流程、第三方通讯流程等。

通过网络通讯板将主控制系统与SCADA系统的不同介质的通讯进行连接。

SCADA系统可实时采集单机机组的各个运行数据点，并可接受单机机组的状态列表、统计列表、风速功率列表、风玫瑰图等。

风电场模型并网控制系统实验平台提供一个较真实的风力发电机组运行环境。

使实验人员能够通过此平台快速的掌握风力发电机组运行的理论及实践知识。

图1风电场模型并网控制系统试验台原理结构图

图2风电场模型并网控制系统试验台现场布置图

4.实验仪器及材料

1、仿真器一台。

2、控制器一台。

3、网络通讯板一台。

4、SCADA一台。

5.实验步骤

1、结合现场了解试验台的用途、布局、各种指示灯和按钮的作用及操作方法。

2、打开各个电气柜，观察各个柜体内部的器件组成及其电气连接，分析其基本原理。

（1）打开仿真柜，观察PLC的电气连接，分析其数据采集原理。

（2）打开控制柜，观察PLC的电气连接，分析其数据采集原理。

（3）观察网络通讯板的电气连接，分析其数据采集原理。

3、启动操作台的仿真工控机，并启动仿真控制程序，结合使用说明书，熟悉本应用程序的操作界面。

4、启动控制柜中的主控工控机，并启动机组控制工艺程序，结合使用说明书，熟悉本应用程序的操作界面。

5、启动操作台的SCADA工控机及数据服务器，并启动SCADA监控软件，结合使用说明书，熟悉本应用程序的操作界面。

6.注意事项

1、注意安全，遵守实验室安全操作规程。

2、打开各个柜体进行观察和测量时必须在主电切断情况下进行。

3、未经指导老师同意，不得擅自操作柜体上的按钮及上位机程序。

四、基于双馈技术的风力发电站系统

1.学习目标

∙理解风力发电站的设计与运行

∙了解将风能转化为轴动能所用到的物理原理

∙了解风力发电站的几种不同设计构思

学习双馈异步发电机的设计与运行

∙研究不同风强下发电机的运行以及对输出电压和频率的控制

∙在不同风力条件下确定最佳运行点

2.虚拟仪器

在使用本系统的过程中，可以使用Labsoft提供的诸多虚拟仪器。

本课程自身不涉及这些仪器，其详细信息见帮助部分。

3.实验手册部分内容

设备

风力发电站双馈异步电机控制器

1个

三相多功能电机（双馈发电机）

1个

风电站三相隔离变压器

1个

增量式位置编码器（1024脉冲）

1个

伺服电机测试台（1kW）

1个

电机供电单元

1个

连接头（1kW）

2个

连接保护罩（1kW）

2个

模拟/数字万用表，功率和功率因数表

1个

三相表

1个

安全型导线（4mm）

1个

安全型插座（4mm）

20个

安全型插座（19/4mm）withtap

5个

五、实验二双馈异步发电机的运行

主要包括以下几方面：

∙运行原理

∙不同转速下电压的产生

∙发电机与电网的同步

∙有功功率调整

∙无功功率调整

使用双馈异步发电机的风机原理框图如下所示。

发电机定子通过一个接触器与电网相接。

发电机转子由一个变流器得到反馈。

无论风力条件如何变化，如风速率有浮动，发电机必须产生频率与幅值不变的电压，从而向电网馈入电能。

这是通过调节转子电流来实现的。

其运行原理如下图所示。

机械速度对发电机电压的影响

1）实验目的

∙理解发电机频率与转速的关系

2）内容

∙测定转速为1200rpm、1300rpm、1400rpm时，发电机的电压频率。

3）步骤

按以下布局和连线图组装电路。

∙开启实验台双馈异步发电机控制单元。

∙开启控制单元的三相电源电压，确认变压器的断路器处于合闸状态。

∙打开”DFIGCONTROL”仪器（USB接口必须与PC相连）。

∙在实验台上，选择“SPEEDCONTROL”模式并将转速设置为1200rpm。

∙点击虚拟仪器上的“ENABLE”按钮

。

∙在频率为0Hz的条件下将幅值设置为40%。

∙测定机械频率（单位为Hz）和发电机的电压频率。

∙在1300rpm、1400rpm转速下重复测量。

窗体顶端

机械速度为1200rpm时：

机械频率为_7_Hz；电压频率为_50_Hz。

窗体底端

窗体顶端

机械速度为1300rpm时：

机械频率为_10_Hz；电压频率为50__Hz。

窗体底端

窗体顶端

机械速度为1400rpm时：

机械频率为_12_Hz；电压频率为_50_Hz。

窗体底端

窗体顶端

窗体底端

转子频率变化的影响

实验目的

∙理解发电机转速、转子电流频率和定子频率的关系。

内容

∙测定发电机转速为1200rpm时，为使其定子电压频率为50Hz，需要馈入转子的电流频率。

在1300rpm、1400rpm转速下重复测量。

步骤

按以下布局和连线图组装电路。

∙开启实验台双馈异步发电机控制单元。

∙开启控制单元的三相电源电压，确认变压器的断路器处于合闸状态。

∙打开”DFIGCONTROL