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研究背景
在经济飞速发展的今天,由于能源供应紧张,世界能源结构正在发生重大转变,这种转变以新能源发电逐渐替代传统化石能源为主。而与其他能源相比,风能在技术和成本上都具有较强的优势,因此风力发电、并网、控制等相关技术的研究是时下研究的热点。目前变速恒频风力发电系统应用比较广泛,产业生产以及理论研究也以变桨距变速双馈感应机系统和变桨距变速直接驱动同步机系统为主。
由于风机系统的运行受气象条件影响较大,但气象条件是不可控的;同时,对气象环境的要求,风电机组的架设一般都在偏远地域、山区、海上等。对于风机控制器研发测试人员来说,实验测试环境复杂、故障工况与气象条件不可控是一大难题;高校科研教学则往往采取小功率风力发电系统模拟风力发电实际运行情况,不过也无法方便解决并网运行相关的研究和实验要求。


远宽解决方案
对于在风力发电系统研究中,对于硬件在环测试(HIL)——测试实际风机控制器以及快速控制原型(RCP)——快速实现控制算法的需求,远宽能源提供风力发电HIL与RCP的仿真平台。

  平台

  特点

  风力发电HIL平台

  支持任意拓扑搭建

  无需功率实物、不受环境影响,即可搭建有效与真实的科研实验环境

  节省购买和维护设备的成本,创造安全可靠的实验环境

  拓扑更改方便快捷,有效提高科研效率

  风力发电RCP平台

  支持算法模型一键下载

  代替传统DSP从算法模型入手,减少学习成本,提高研发与测试的效率

  在完成与仿真器的闭环调试后,可直接连接实际风力发电逆变并网设备


1. 风力发电HIL平台

风力发电系统中含有电力电子元器件,与传统电力系统的实时仿真不同,需要有μs级的仿真步长才能准备仿真电力电子系统。远宽能源利用FPGA来来实现对风机中电机以及电力电子变流器的实时仿真;如果研究对象系统中含有如无穷大、输电线路等交流网架的部分,可用CPU来实时仿真,仿真系统与被测的实际控制器通过实际信号连接构成闭环。使用基于FPGA或基于FPGA与CPU联合仿真的HIL平台来仿真风力发电系统,可以方便地对风机变频器控制器进行各种工况的测试,尤其是电网故障工况的测试;另一方面,HIL平台能够方便地重现风机系统在现场遇到的各种气象条件,真实重现现场工况,能够方便地在实验室环境下完成相关的科研、测试与调试工作。系统架构如下图所示:

 
该平台适用于风力发电并网的控制器在环测试与运行研究,详细案例介绍请参考页面底部的相关内容推荐。

2. 风力发电RCP平台

风力发电RCP平台用于并网控制侧,风力发电并网控制的算法模型可以自动代码生成并下载到MT RCP控制器上,无需额外的编程工作,即可实时处理控制算法并发出控制信号控制仿真电路侧。仿真侧电路可以采用实物硬件,也可采用HIL仿真平台,将风力发电并网的电路部分通过建模之后,下载到实时仿真主机中仿真运行,能够准确地仿真风机、并网系统的特性,并能够接受并网逆变的控制信号、将电路的电压电流模拟信号输出。整个系统能准确模拟风力发电并网系统的特性,展示不同环境条件下风力发电的特性以及并网算法的实现。系统架构如下:

 
该平台适用于风力发电并网的控制算法的快速实现与理论研究,详细案例介绍请参考页面底部的相关内容推荐。


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