新能源發(fā)電實驗報告BAB

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上一、 目錄一、 風電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)實驗平臺使用² 硬件介紹² 仿真器說明² 主控制器操作說明二、 實驗一 了解風電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗平臺² 實驗?zāi)康?#178; 實驗原理及方法² 風電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)用途及布局² 實驗儀器及材料² 實驗步驟² 注意事項三、 基于雙饋技術(shù)的風力發(fā)電站系統(tǒng)² 學習目標² 虛擬儀器² 實驗手冊部分內(nèi)容四、 實驗二 雙饋異步發(fā)電機的運行² 機械速度對發(fā)電機電壓的影響l 實驗?zāi)康膌 內(nèi)容l 步驟² 轉(zhuǎn)子頻率

2、變化的影響l 實驗?zāi)康膌 內(nèi)容l 步驟五、 實驗小結(jié)二、 風電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)實驗平臺使用1. 硬件介紹l 圖片1 為仿真柜圖片。圖片1l 圖片2為主控柜圖片。箭頭3箭頭2箭頭1箭頭1所指處是40臺模擬風機的安全鏈信號，燈亮表示安全鏈信號存在。箭頭2所指處是40臺模擬風機的葉輪速度信號指示燈，當也葉輪超速是指示燈會滅，反之則亮。箭頭3所指處是40臺模擬風機的急停信號，當按下主控柜上面的急停按鈕時，對應(yīng)的急停信號指示燈會亮。箭頭6箭頭5箭頭4箭頭4所指處是40臺模運行狀態(tài)指示信號，當指示燈在閃爍時是在故障狀態(tài)。當指示燈不亮時是在過渡狀態(tài)。當指示燈亮時是在發(fā)電狀態(tài)。箭頭5所指處是觸摸屏操作面板。

3、箭頭6所指處是急停按鈕。2. 仿真器說明主界面能顯示當前各臺風機的風速，風向，葉輪速度，槳距角角度，以及風機現(xiàn)在的制動等級。以及與控制系統(tǒng)連接的狀態(tài)，與主控連接狀態(tài)。1) 控制系統(tǒng)連接： 主控與仿真之間的連接是否正常。2) ADS連接：主控與仿真之間的ads通信是否正常。3) 取消循環(huán)顯示功能：輸入true 時 機組是不循環(huán)顯示的。4) 循環(huán)顯示時間設(shè)定：設(shè)定多長時間循環(huán)一次。a) 在仿真器主界面 按下<參數(shù)設(shè)置>按鈕 進入?yún)?shù)設(shè)置畫面。b) 在仿真器主界面 按下<風況信息>按鈕 進入風況信息畫面。c) 在仿真器主界面 按下<機組環(huán)境信息>按鈕 進入機組安裝

4、地環(huán)境信息畫面。d) 在仿真器主界面 按下<葉輪氣動信息>按鈕 進入葉輪氣動信息畫面。e) 在仿真器主界面 按下<變槳信息系統(tǒng) >按鈕 進入變槳信息系統(tǒng)畫面。f) 在仿真器主界面 按下<傳動鏈信息>按鈕 進入傳動鏈信息畫面。g) 在仿真器主界面 按下<變頻發(fā)電信息>按鈕 進入變頻器及發(fā)電系統(tǒng)信息畫面。h) 在仿真器主界面 按下<偏航信息>按鈕 進入偏航系統(tǒng)信息畫面。i) 在仿真器主界面 按下<溫度信息>按鈕 進入溫度測試系統(tǒng)信息畫面。j) 在仿真器主界面 按下<制動測試>按鈕 進入制動測試系統(tǒng)信息畫面。k) 在

5、仿真器主界面 按下<I/O信息>按鈕 進入I/O 系統(tǒng)信息畫面。l) 在仿真器主界面 按下<選著機組>按鈕 進入切換機組畫面。m) 循環(huán)顯示設(shè)置以及設(shè)置循環(huán)時間。需要循環(huán)顯示時，把取消循環(huán)顯示后面的方框 false ，然后在循環(huán)顯示中輸入的時間。 不需要循環(huán)顯示時，把取消循環(huán)顯示后面的方框true，然后在循環(huán)顯示中輸入的時間。 3. 主控制器操作說明主界面的顯示的信息: 有效狀態(tài)碼顯示表，電網(wǎng)及發(fā)電量數(shù)據(jù)狀態(tài)，控制信息，振動及溫度信息。1) 在主界面中在主界面按下<System_Scr>按鈕 可進入系統(tǒng)基本參數(shù)及信息畫面。2) 在主界面中按下<參數(shù)系統(tǒng)

6、>按鈕 可進入?yún)?shù)系統(tǒng)_001畫面。3) 在主界面中按下<平均數(shù)據(jù)>按鈕 可進入平均參數(shù)統(tǒng)計畫面。4) 在主界面中按下<電量統(tǒng)計系統(tǒng)>按鈕 可進入產(chǎn)量統(tǒng)計畫面。 5) 在主界面中按下<風速功率曲線>按鈕 可進入風速功率曲線畫面。6) 在主界面中按下<風玫瑰記錄>按鈕 可進入風玫瑰統(tǒng)計曲線畫面。（圖中箭頭所指處為 按鈕）按鈕：如需查看其它機組系統(tǒng)基本參數(shù)及信息，則按下這個按鈕輸入你需要查看的風機號（）主界面操作風機運行時發(fā)生故障 ，你可以按一下RESET 按鈕。這樣可以復(fù)位掉風機的故障狀態(tài)。 1) 在風機正在啟動時，按一下 Fast Star

7、t 按鈕 ，風機啟動時會跳過safetest1 -safetest4,直接進入windows mode。2) 當你需要停機的時候可以按一下stop按鈕。風機就會停機。3) 當風機需要服務(wù)的時候，你看按下service 按鈕。4) 當你需要手動設(shè)置轉(zhuǎn)速和手動設(shè)置功率時，需要按下SimCt按鈕。三、 實驗一 了解風電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗平臺1. 實驗?zāi)康膶︼L電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)進行剖析，通過對照使用說明書與實物，了解本試驗平臺的主體結(jié)構(gòu)及各細節(jié)，鞏固、擴大課堂所學知識，并從中體會學習風電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗平臺的實驗方法。要求：1、 了解試驗平臺的用途，總體布局，以及試驗平臺的主要性能和技術(shù)指

8、標；2、 對照試驗平臺使用說明書，分析仿真器、控制器和SCADA工作原理；3、 了解和分析試驗平臺主要部件的工作原理。2. 實驗原理及方法本實驗利用并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗平臺中的仿真器、控制器和SCADA講解真實環(huán)境下風電場并網(wǎng)的工作原理。主要方法是打開仿真器、控制器和SCADA，參照使用說明書，并配以實物進行觀察，通過聯(lián)合操作仿真器、控制器和SCADA，觀察試驗平臺的各個動作。3. 風電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)用途及布局1) 風電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)用途風場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗平臺，構(gòu)建了一個采用風速、溫度及海拔等參數(shù)為依據(jù)的虛擬風況環(huán)境模型，以單臺風力發(fā)電機組在風場特定微觀位置為目標而建立的一個風電場群

9、，用于測試風力發(fā)電機組工況運行狀態(tài)。學生可通過本試驗臺了解風場側(cè)風力發(fā)電機主控以及中控側(cè)SCADA的工作原理，并可在試驗臺進行相關(guān)地風力發(fā)電機工況的模擬實驗，本試驗臺同時可供電氣專業(yè)學生了解學習基于工業(yè)現(xiàn)場的電氣控制、數(shù)據(jù)采集及網(wǎng)絡(luò)通訊等知識。2) 風電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)圖1是風電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗臺原理結(jié)構(gòu)圖，圖2是風電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗臺現(xiàn)場布置圖。風電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)主要由仿真控制系統(tǒng)、主控制系統(tǒng)和SCADA系統(tǒng)組成。仿真控制系統(tǒng)包含風模型系統(tǒng)軟件、力模型系統(tǒng)軟件、溫度和濕度及海拔系統(tǒng)模型軟件。通過ADS專用信道與主控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互。主控制系統(tǒng)包含機組的發(fā)電控制流

10、程、工藝保護流程、數(shù)據(jù)統(tǒng)計流程、第三方通訊流程等。通過網(wǎng)絡(luò)通訊板將主控制系統(tǒng)與SCADA系統(tǒng)的不同介質(zhì)的通訊進行連接。SCADA系統(tǒng)可實時采集單機機組的各個運行數(shù)據(jù)點，并可接受單機機組的狀態(tài)列表、統(tǒng)計列表、風速功率列表、風玫瑰圖等。風電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)實驗平臺提供一個較真實的風力發(fā)電機組運行環(huán)境。使實驗人員能夠通過此平臺快速的掌握風力發(fā)電機組運行的理論及實踐知識。 圖1 風電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗臺原理結(jié)構(gòu)圖圖2 風電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗臺現(xiàn)場布置圖4. 實驗儀器及材料1、仿真器一臺。2、控制器一臺。3、網(wǎng)絡(luò)通訊板一臺。4、SCADA一臺。5. 實驗步驟1、結(jié)合現(xiàn)場了解試驗臺的用途、布局、

11、各種指示燈和按鈕的作用及操作方法。2、打開各個電氣柜，觀察各個柜體內(nèi)部的器件組成及其電氣連接，分析其基本原理。（1）打開仿真柜，觀察PLC的電氣連接，分析其數(shù)據(jù)采集原理。（2）打開控制柜，觀察PLC的電氣連接，分析其數(shù)據(jù)采集原理。（3）觀察網(wǎng)絡(luò)通訊板的電氣連接，分析其數(shù)據(jù)采集原理。3、啟動操作臺的仿真工控機，并啟動仿真控制程序，結(jié)合使用說明書，熟悉本應(yīng)用程序的操作界面。4、啟動控制柜中的主控工控機，并啟動機組控制工藝程序，結(jié)合使用說明書，熟悉本應(yīng)用程序的操作界面。5、啟動操作臺的SCADA工控機及數(shù)據(jù)服務(wù)器，并啟動SCADA監(jiān)控軟件，結(jié)合使用說明書，熟悉本應(yīng)用程序的操作界面。6. 注意事項1、

12、 注意安全，遵守實驗室安全操作規(guī)程。2、 打開各個柜體進行觀察和測量時必須在主電切斷情況下進行。3、 未經(jīng)指導老師同意，不得擅自操作柜體上的按鈕及上位機程序。四、 基于雙饋技術(shù)的風力發(fā)電站系統(tǒng)1. 學習目標· 理解風力發(fā)電站的設(shè)計與運行· 了解將風能轉(zhuǎn)化為軸動能所用到的物理原理· 了解風力發(fā)電站的幾種不同設(shè)計構(gòu)思學習雙饋異步發(fā)電機的設(shè)計與運行· 研究不同風強下發(fā)電機的運行以及對輸出電壓和頻率的控制· 在不同風力條件下確定最佳運行點2. 虛擬儀器在使用本系統(tǒng)的過程中，可以使用Labsoft提供的諸多虛擬儀器。本課程自身不涉及這些儀器，其詳細信息見

13、幫助部分。專心-專注-專業(yè)3. 實驗手冊部分內(nèi)容設(shè)備風力發(fā)電站雙饋異步電機控制器1個三相多功能電機(雙饋發(fā)電機)1個風電站三相隔離變壓器1個增量式位置編碼器(1024脈沖)1個伺服電機測試臺(1 kW)1個電機供電單元1個連接頭(1 kW)2個連接保護罩(1 kW)2個模擬/數(shù)字萬用表，功率和功率因數(shù)表1個三相表1個安全型導線(4 mm)1個安全型插座 (4 mm)20個安全型插座(19/4 mm) with tap 5個五、 實驗二 雙饋異步發(fā)電機的運行主要包括以下幾方面：· 運行原理· 不同轉(zhuǎn)速下電壓的產(chǎn)生· 發(fā)電機與電網(wǎng)的同步· 有功功率調(diào)整

14、83; 無功功率調(diào)整使用雙饋異步發(fā)電機的風機原理框圖如下所示。發(fā)電機定子通過一個接觸器與電網(wǎng)相接。發(fā)電機轉(zhuǎn)子由一個變流器得到反饋。無論風力條件如何變化，如風速率有浮動，發(fā)電機必須產(chǎn)生頻率與幅值不變的電壓，從而向電網(wǎng)饋入電能。這是通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流來實現(xiàn)的。其運行原理如下圖所示。機械速度對發(fā)電機電壓的影響1) 實驗?zāi)康?#183; 理解發(fā)電機頻率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系2) 內(nèi)容· 測定轉(zhuǎn)速為1200 rpm、1300 rpm、1400 rpm 時，發(fā)電機的電壓頻率。3) 步驟·按以下布局和連線圖組裝電路。· 開啟實驗臺雙饋異步發(fā)電機控制單元。· 開啟控制單元的三相電源

15、電壓，確認變壓器的斷路器處于合閘狀態(tài)。· 打開”DFIG CONTROL”儀器(USB接口必須與PC相連)。· 在實驗臺上，選擇“SPEED CONTROL”模式并將轉(zhuǎn)速設(shè)置為1200 rpm。· 點擊虛擬儀器上的“ENABLE”按鈕。· 在頻率為0 Hz的條件下將幅值設(shè)置為40%。· 測定機械頻率(單位為Hz)和發(fā)電機的電壓頻率。· 在1300 rpm、1400 rpm轉(zhuǎn)速下重復(fù)測量。窗體頂端機械速度為1200 rpm時：機械頻率為 _7_Hz；電壓頻率為 _50_Hz。窗體底端窗體頂端機械速度為1300 rpm時：機械頻率為 _1

16、0_Hz；電壓頻率為 50_Hz。窗體底端窗體頂端機械速度為1400 rpm時：機械頻率為 _12_Hz；電壓頻率為 _50_Hz。窗體底端窗體頂端窗體底端轉(zhuǎn)子頻率變化的影響實驗?zāi)康?#183; 理解發(fā)電機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子電流頻率和定子頻率的關(guān)系。內(nèi)容· 測定發(fā)電機轉(zhuǎn)速為1200 rpm時，為使其定子電壓頻率為50 Hz，需要饋入轉(zhuǎn)子的電流頻率。在1300 rpm 、1400 rpm轉(zhuǎn)速下重復(fù)測量。步驟·按以下布局和連線圖組裝電路。· 開啟實驗臺雙饋異步發(fā)電機控制單元。· 開啟控制單元的三相電源電壓，確認變壓器的斷路器處于合閘狀態(tài)。· 打開”DFIG

17、 CONTROL”儀器(USB接口必須與PC相連)。· 在實驗臺上，選擇“SPEED CONTROL”模式并將轉(zhuǎn)速設(shè)置為1200 rpm。· 點擊虛擬儀器上的“ENABLE”按鈕。· 在頻率為0 Hz的條件下將幅值設(shè)置為40%。· 在虛擬儀器上緩慢提高頻率，直至定子頻率達50 Hz。· 在1300 rpm、1400 rpm轉(zhuǎn)速下重復(fù)測量。窗體頂端機械速率為1200 rpm時，轉(zhuǎn)子電壓頻率必須設(shè)置為_11_ Hz從而使定子頻率為50 Hz。窗體底端窗體頂端機械速率為1300 rpm時，轉(zhuǎn)子電壓頻率必須設(shè)置為_7_ Hz從而使定子頻率為50 Hz。

18、窗體底端窗體頂端機械速率為1400 rpm時，轉(zhuǎn)子電壓頻率必須設(shè)置為_3_ Hz從而使定子頻率為50 Hz。窗體底端窗體頂端以下哪個結(jié)論正確？在不同機械速度下，可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子頻率使定子頻率恒定。轉(zhuǎn)子頻率變化對定子頻率的影響可忽略。頻率最大變化量為10%。在恒定轉(zhuǎn)速下，改變轉(zhuǎn)子頻率可改變定子頻率。定子頻率隨轉(zhuǎn)子頻率和機械速度的增加而改變。· 打開”DFIG CONTROL”儀器(USB接口必須與PC相連)。· 在實驗臺上選擇“SPEED CONTROL”模式并將轉(zhuǎn)速設(shè)置為1200 rpm。· 點擊虛擬儀器上的“ENABLE”按鈕。· 設(shè)置儀器幅值和頻率，使定子電壓為300 V、頻率為50 Hz。· 將顯示內(nèi)容設(shè)置為定子電壓和轉(zhuǎn)子電流。改變設(shè)置來獲得最佳圖表并將其拷貝在以下指定處。在機械速率為1200rmp時，為使定子頻率達到50Hz，轉(zhuǎn)子電壓頻率必須設(shè)置為10Hz。此時的電流值為1.15A，電壓值為162Hz。六實驗小結(jié)通過本次的學習對風機發(fā)電機有利一定的了解，從學習中可知風力發(fā)電是20世紀70年代開始研究風電的自主研發(fā)能力嚴重不足