基于RTDS的直驱型风机变流器控制系统闭环试验平台设计

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1、内蒙古电力技术l2INNERMONGOLIAELECTRICPOWER2012年第30卷第5期基于RTDS的直驱型风机变流器控制系统闭环试验平台设计王蕴敏，焦晓燕，乔彩霞，王江萍(内蒙古电力科学研究院，内蒙古呼和浩特010020)DesignofClosed-loopTestP1atformforDirect-driveWindGenerationConverterControlSystemonRTDSWangYunmin，JiaoXiaoyan，QiaoCaixia，WangJiangping(InnerMongolia

2、ElectricPowerScience&ResearchInstitute．InnerMongoliaHohhotAbstract：Tostudyelectricalcharacteristicsofdirect-drivewindturbinedeeply，theauthordesignedtheclosed——looptestplatformfordirect——drivewindgenerationconverter0引言来得到迅猛发展--一z-。直驱型风力发电系统需要采用全功率变流器，即变流器容量与系统额定容量相

3、随着风力发电技术的不断发展，永磁直驱型风等I。全功率变流器作为永磁直驱风电系统与电网力发电系统因其维护成本低、噪声小等优点，近年的接口，其结构的选择对永磁同步发电机(PMSG)【收稿日期J2012—06—07【作者简介1王蕴敏(1976一)，女，内蒙古人，硕士，工程师，从事电力系统实时数字仿真及继电保护试验研究工作。【基金项目】内蒙古电力(集团)有限责任公司2010~第一批科技项目2012年第3O卷第5期蔓蕴敏，等：}RrDS的机流器控剐系统川：试验、f订没I3变速恒频运行性能至关重要，是整个直驱系统的核图2所不。心部分1

4、。RTDS通过GTAO卡输出IGBT电流、箱式变压实时数字仿真器(RTDS)是一个专门用于实时器低压侧三相电压、直流母线电压信号(O～10V)至研究电力系统电磁暂态的模拟装置。RTDS硬件采变流器控制系统；通过GTDO卡输出风机并网断路用数字信号处理器(DSP)，能够实现实时输出，输出器位置信号至变流器控制系统；主控制器和变流器结果与实际网络的状态吻合-o·。由于计算结果的控制系统进行数据交换的同时，通过GTAI卡将其计实时性，RTDS能与电气设备直接连接进行实时测算出的有功、无功功率值返回至RTDS；同时，变流试，以验证

5、设备、保护及其控制系统能否满足实际器控制系统根据数字模型的反馈量，并结合主控制电网运行的要求。为电力系统的设计、运行及研发出的目标指令，计算出变流器中各IGBT触发脉冲究提供了新的解决方案。信号，最后通过GTDI输出至RTDS，形成闭环系统。本文利用RTDS建立包括风电机组在内的数字1．2基于RTDS的数字模型建立仿真模型，接人已经在电网内得到广泛应用的某型RTDS中建立的数字模型如图2中虚线框中所号直驱型风力发电机组变流器控制系统，进行仿真示，包括风力机、PMSG、变流器、风电系统并网断路试验。由于直驱型风电机组采用全功

6、率变流器，而器DL!、风机出口箱式变压器r】、风电场主变压器变流器控制系统包含风机的核心技术，接人实际变T2、传输线LN、无穷大系统。此外，还在模型中设置流器控制系统进行半物理仿真，试验结果与风力发了多个故障点并设计了试验过程中的控制模块。电机的真实电气控制结果吻合。RTDS中的模拟元件，分为大、小步长(50s、2s)两种，考虑计算精度、计算时间、特性时间长的1基于RTDS的风机变流器控制系统闭环试元件，如风电场主变压器T2、传输线LN、无穷大系验平台建立统采用大步长元件，而由具有快速动作特性的IGBT组成的变流器、与变流

7、器有密切关系的PMSG、DL1、1．1试验系统箱式变压器(同时作为大小步长界面接口)元件采本文所建立的风力发电机变流器控制系统闭用小步长元件。仿真模型中，各元件参数见表1。环试验平台见图1所示，是一个实时、仿真的数字模表l数字模型中元件参数型式校验平台，包含有实时数字仿真T作站、RTDS、模拟量输出板卡(GTAO)、模拟量输入板卡(GTAI)、数字量输入板卡(GTDI)、数字量输出板卡(GTDO)、变流器控制系统和主控制器。图1风力发电机变流器控制系统闭环试验平台冈1中，实时仿真工作站作为试验过程中的人机界面、仿真试验的操

8、作平台及运行监视平台。RTDS实时数字仿真器作为试验平台内的核心，进行包括永磁同步发电机(PMSG)、风力机、变流器主电路、变压器、传输线、无穷大系统等的仿真计算，并通过I／O板卡与变流器控制器和主控制器进行实时、连续的数据交换，具体信号连接方式如14内蒙古电力技术20I2年第30卷第5期35kV母线2