新能源发电实验报告BAB

1、一、 目录一、 风电场模型并网控制系统实验平台使用² 硬件介绍² 仿真器说明² 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² 实验目的² 实验原理及方法² 风电场模型并网控制系统用途及布局² 实验仪器及材料² 实验步骤² 注意事项三、 基于双馈技术的风力发电站系统² 学习目标² 虚拟仪器² 实验手册部分内容四、 实验二 双馈异步发电机的运行² 机械速度对发电机电压的影响l 实验目的l 内容l 步骤² 转子频率变化的影响l 实验目的l

2、内容l 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l 图片1 为仿真柜图片。图片1l 图片2为主控柜图片。箭头3箭头2箭头1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6箭头5箭头4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

3、. 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

4、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<

5、I/O信息>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<System_Scr>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

6、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 按钮）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（）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 Fast Start 按钮 ，风机启动时会跳

7、过safetest1 -safetest4,直接进入windows mode。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

8、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

9、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

10、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

11、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

12、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。223. 实验手

13、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(1 kW)1个电机供电单元1个连接头(1 kW)2个连接保护罩(1 kW)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(4 mm)1个安全型插座 (4 mm)20个安全型插座(19/4 mm) with tap 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

14、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1200 rpm、1300 rpm、1400 rpm 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。

15、· 打开”DFIG CONTROL”仪器(USB接口必须与PC相连)。· 在实验台上，选择“SPEED CONTROL”模式并将转速设置为1200 rpm。· 点击虚拟仪器上的“ENABLE”按钮。· 在频率为0 Hz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1300 rpm、1400 rpm转速下重复测量。窗体顶端机械速度为1200 rpm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1300 rpm时：机械频率为 _10_Hz；电压频率为 50_Hz。窗体

16、底端窗体顶端机械速度为1400 rpm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1200 rpm时，为使其定子电压频率为50 Hz，需要馈入转子的电流频率。在1300 rpm 、1400 rpm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”DFIG CONTROL”仪器(USB接口必须

17、与PC相连)。· 在实验台上，选择“SPEED CONTROL”模式并将转速设置为1200 rpm。· 点击虚拟仪器上的“ENABLE”按钮。· 在频率为0 Hz的条件下将幅值设置为40%。· 在虚拟仪器上缓慢提高频率，直至定子频率达50 Hz。· 在1300 rpm、1400 rpm转速下重复测量。窗体顶端机械速率为1200 rpm时，转子电压频率必须设置为_11_ Hz从而使定子频率为50 Hz。窗体底端窗体顶端机械速率为1300 rpm时，转子电压频率必须设置为_7_ Hz从而使定子频率为50 Hz。窗体底端窗体顶端机械速率为1400 r

18、pm时，转子电压频率必须设置为_3_ Hz从而使定子频率为50 Hz。窗体底端窗体顶端以下哪个结论正确？在不同机械速度下，可通过调节转子频率使定子频率恒定。转子频率变化对定子频率的影响可忽略。频率最大变化量为10%。在恒定转速下，改变转子频率可改变定子频率。定子频率随转子频率和机械速度的增加而改变。· 打开”DFIG CONTROL”仪器(USB接口必须与PC相连)。· 在实验台上选择“SPEED CONTROL”模式并将转速设置为1200 rpm。· 点击虚拟仪器上的“ENABLE”按钮。· 设置仪器幅值和频率，使定子电压为300 V、频率为50 Hz。· 将显示内容设置为定子电压和转子电流。改变设置来获得最佳图表并将其拷贝在以下指定处。在机械速率为1200rmp时，为使定子频率达到50Hz，转子电压频率必须设置为10Hz。此时的电流值为1.15A，电压值为162Hz。六实验小结通过本次的学习对风机发电机有利一定的了解，从学习中可知风力发电是20世纪70年代开始研究风电的自主研发能力严重不足，