[發明專利]大型風機縮比模型教學實訓實驗臺及其并網檢測方法

有效

• 申請號: 201210554020.4
• 申請日: 2012-12-19
• 公開（公告）號: CN103021254B
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 段振云;邢作霞;張明遠;楊俊友;姜立兵;張忠叢;井艷軍;趙文輝;段博志
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙)21115
• 代理人: 宋鐵軍,周智博

1.一種大型風機縮比模型教學實訓實驗臺并網檢測方法，其特征在于：該方法利用實驗臺實現，該實驗臺主要包括葉輪、拖動電機、雙饋發電機、雙向變流器、系統控制器和并網柜；葉輪設置在輪轂上，輪轂通過主軸與齒輪箱連接，齒輪箱通過同步帶輪與拖動電機連接，拖動電機一方面通過機械高速軸連接雙饋發電機，另一方面經過風況模擬驅動系統連接至變壓器；變壓器連接至并網柜；雙饋發電機一方面其定子通過定子并網開關及定子空開連接至變壓器，另一方面其轉子連接雙向變流器，雙向變流器連接至變壓器；系統控制器連接雙向變流器；

在葉輪的輪轂上還設置有偏航電機，在齒輪箱上設置有滑環，偏航電機和滑環均連接至系統控制器；

在拖動電機與雙饋發電機之間設置有與液壓站連接的高速閥，高速閥也連接至系統控制器；

雙饋發電機通過濾波器連接至雙向變流器，雙向變流器通過輸入濾波器及并網開關連接至變壓器；

系統控制器連接至雙向變流器的變流控制器；

該方法為將三只燈泡直接跨接于電網與雙饋發電機定子的對應相之間，具體步驟如下：①通過雙向變流器調節雙饋發電機轉子勵磁電流大小進而改變定子端感應電壓，先使定子感應電壓與電網電壓的幅值相同；②電壓幅值調整好后，如果雙饋發電機定子電壓與電網電壓的相序一致，燈光表現為明暗交替，如果不是明暗交替，則說明相序不一致，這時應該調整雙饋發電機的出線相序，必須停止拖動系統等到雙饋發電機轉速為零，斷開隔離開關之后調整轉子相序或定子相序，嚴格保證相序一致；③根據f₁＝f₂+f_m，其中f₁網側電壓頻率，f₂勵磁電流頻率，f_m雙饋發電機軸旋轉頻率，調節雙饋發電機轉速或者調節雙向變流器勵磁電流的頻率來改變定子側感應電壓的頻率直到燈光明暗交替十分緩慢時，說明定子感應電壓的頻率和電網電壓頻率十分接近，這時等待燈光完全變暗的瞬間到來，即可合閘并網開關。

2.根據權利要求1所述的大型風機縮比模型教學實訓實驗臺并網檢測方法，其特征在于：實驗臺的雙向變流器控制策略包括外環控制和內環控制；外環控制選用的是有功和無功控制，有功功率外環為轉矩或轉速外環控制，內環控制為電流閉環控制，其中定子側有功功率p_s、定子側無功功率Q_s、電磁轉矩T_e和轉子轉速ω_r作為測試儀器實測的數值反饋到控制器中。

3.根據權利要求2所述的大型風機縮比模型教學實訓實驗臺并網檢測方法，其特征在于：當采用直接功率控制時，具體通過檢測定子輸出的瞬時有功、無功功率的誤差以及定轉子的磁鏈的位置信號實現，有功指令根據機組特性按最大風能捕捉原則給出，無功指令根據電網需求設定，根據檢測出的功率與給定功率進行比較，誤差通過PI功率調節器進行運算，分別輸出電機定子電流有功及無功分量指令，然后，反饋的實際轉子的有功無功分量電流i_rd、i_rq的誤差通過PI調節器轉化為電壓指令，然后經過坐標變換區產生PWM波控制變流器；其中定子側有功功率P_s、定子側無功功率Q_s、電磁轉矩T_e和轉子轉速ω_r與轉子電流的關系為：

T_e＝p_nL₀(i_qsi_dr-i_dsi_qr)＝L₀p_nψ_si_qr/L_s＝L₀p_nU_si_qr/L_sω₁ (1)

P_s＝u_dsi_ds+u_qsi_qs＝U_si_qs＝U_sL₀i_qr/L_s (2)

Q_s＝u_qsi_ds-u_dsi_qs (3)

L_s為dq坐標系下定子繞組的自感；L₀為dq坐標系下定子繞組與轉子繞組間的等效互感；u_ds和u_qs分別為定子電壓dq軸分量，i_ds和i_qs分別為定子電流dq軸分量，i_dr和i_qr分別為轉子電流dq軸分量，J為轉動慣量,p_n為發電機極對數,ψ_s為定子磁鏈,U_s為定子電壓,ω₁為同步角速度,表示微分,T_m為機械轉矩,B為旋轉阻力系數。