风力发电机组控制系统试验平台

《风力发电机组控制系统试验平台》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、风力发电机组控制系统及20KW试验平台总体方案目录第一部分主机控制器平台子项目设计方案第二部分监控系统子项目设计方案第三部分变频励磁器子项目设计方案第四部分试验平台设计方案第一部分主机控制器平台子项目设计方案一、设计方案以及应达到的功能和关键技术指标1.设计方案简述风电主机控制器平台为大中型风电机组主控制系统提供软硬件支撑，项目包括面向兆瓦级双馈风力发电系统设计的完整主控软件，实现机组并网发电，同时也可以通过硬件配置和软件调整适用于其它容量的风机主控系统。主控硬件采用模块化可配架构，并具有分布式特点，主控可以安装在机舱，也可以分别布置在机舱和塔底中。控制器具有符合IEC61131-3标准

2、的编程语言功能，以实现主控逻辑编程。主控支持光纤以太网接口，并支持IEC61400-25和Modbus/TCP协议与监控系统通讯。控制器主CPU通过总线与各种智能IO模块或分布式装置通讯，控制器平台提供多种IO接口模块，支持交流电流电压信号采集、直流模拟量信号采集、RTD温度采集、开关量输入信号采集、高速脉冲信号采集、开关量光藕和继电器输出、以及模拟量输出等功能。IO模块的种类以及每个模块的IO数量需要根据不同机组和控制系统需求总结归纳，按合理数量配置设计。主控的软件算法在低风速下最大功率跟踪主要采用以下两种方法：跟踪最佳Cp值的比例系数（Kopt）和模糊算法。高风速下主要采用比例积分（

3、PI）算法，通过改变浆叶节距角来调节风力机的功率系数，将功率的输出限制在允许范围内。2.功能和关键技术参数风力发电主控制器通过各类安装在现场的模块，对电网、风况及发电机组运行等参数进行监控，并与其他功能模块保持通信，对各方面的情况综合分析后，发出各种控制指令。风力发电系统主控器控制与监控功能框图参见图1。主控除了图1描述的总体功能外，还包括以下主要功能：自检，高、低风速下的控制策略和算法，故障处理，通信，人机接口，安全链设计，温度控制，机械振动控制以及其它辅助信号采集与控制等。主控制器需正确控制风机在运行、暂停、停机和急停四种工作状态之间转换。主控软件根据机组所处的状态，按设定的控制策略

4、对调向系统、液压系统、变浆距系统、制动系统以及逆变系统等进行操作和控制，实现状态之间的转换。图2所示为风机在4种状态之间的转换顺序图，提高工作状态层次只能一层一层地升，降低则可以是一层或多层。关键技术指标：1)运行温度范围：-30℃～55℃;2)交流测量精度：电流、电压0.5%；有功、无功、功率因素1%；3)直流模拟量测量精度：0.2%；4)直流模拟量输出精度：0.5%；5)RTD测量精度：0.5%；6)电磁兼容性能：标准等级GB/T17626.2-2006静电放电抗扰度试验4GB/T17626.3-2006射频电磁场辐射抗扰度试验X(20V/m）GB/T17626.4-1998电快速瞬

5、变脉冲群抗扰度试验4GB/T17626.5-1999浪涌（冲击）抗扰度试验4GB/T17626.6-1998射频场感应的传导骚扰抗扰度试验3GB/T17626.8-2006工频磁场抗扰度试验5GB/T17626.9-1998脉冲磁场抗扰度试验5GB/T17626.10-1998阻尼振荡磁场抗扰度试验5GB/T17626.12-1998振荡波抗扰度试验4GB9254-1998辐射发射限值试验A类1)振动（正弦）响应、耐久：满足GB/T11287-2000的2级；2)冲击响应、耐受，碰撞：满足GB/T14537-1993的2级；3)使用寿命：20年；4)平均无故障工作时间（MTBF）：≥50

6、000h。1.关键技术及难点：1)主控制器能正确控制风机在运性、暂停、停机和紧停四种工作状态之间转换。特别是在外部环境恶化、电网故障或者风机内部故障等情况下，主控制器能安全保护风机正常运行或者安全停机、紧急停机。要正确控制风机状态的转换，需要首先界定每个状态，对应每个状态下风机各部件的工作情况；其次要研究状态之间转换的条件；最后需要研究转换过程中的控制策略。2)低风速下的最大功率跟踪控制策略。通常对转速的控制是通过对发电机转矩的控制来实现的，其控制策略有两种，分别是间接速度控制（ISC）和直接速度控制（DSC）。理论上DSC优于ISC，但是这两种控制策略以及模糊逻辑控制等策略在实际应用中

7、的效果和优劣还需要加以研究。3)在风速到达和超过额定风速时，在保证转矩和功率不超限值的前提下，保证功率输出稳定，减少波动。通常采用两个方法控制风轮的功率：一是控制变速发电机的反力矩，通过改变发电机转速来改变风轮的叶尖速比，使风轮工作在较低的功率系数点上；二是改变浆叶节距角，使叶片主动失速以改变空气动力转矩。这两种方法都是可行的，且都对应了比例积分控制和干扰调节控制等控制策略。这些控制策略都需要建立在模型分析的基础上，理论性较强，是该