DB-FN02 双馈风力发电实验系统

 5.0 kW背靠背变流器主要指标

2.3 设备主要配置参数

三、双馈系统低电压穿越与实验
3.1 电网电压跌落的危害
对双馈风电机组来说：
 出现的过电流会损坏电力电子器件；
 DC端过电压，将威胁直流侧元器件；
 附加的转矩、应力过大则会损坏风电机组的机械部件；
对电网来说：
 引起电网频率降低；
 引起电网线压降低；
 引发联锁效应，导致大面积电网瘫痪。
3.2 低电压穿越LVRT定义及意义
当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，在电压跌落的范围内，风电机组能够不间断并网运行。
它对系统由较为重要的意义：
 风机能够不脱网持续运行；
 能够对电网进行动态无功功率Q支撑；
 有助于有功功率P恢复；
3.3 国内低电压穿越标准
对于低电压穿越，要求如下图所示，方案完全遵循此标准：

低电压穿越标准
 并网点电压跌至20%额定电压时，保证不脱网连续运行625ms ；
 跌落后2s 内恢复到额定电压的90%时，不脱网连续运行。
 无功支撑：响应时间不大于75ms，持续时间不少于550ms ；无功电流满足IT≥1.5×（0.9-UT）IN ，（0.2≤UT≤0.9）
 有功恢复：故障切除后以至少10%额定功率/秒的功率恢复到故障跌落前的功率；
3.4 低电压穿越LVRT实验方案介绍
主要为在变流器上添加Crowbar和Chopper电路，并在变流器中进行相应控制：
 Crowbar：其响应时间短，能够保护变流器IGBT、吸收和衰减畸变电流和谐波电流
 Chopper：主要考虑单管吸收回路的设计，不同于Crowbar的投切工作方式，Chopper装置在运行过程中会进行100Hz左右的斩波动作，大电流关断时的尖峰很容易导致IGBT过压实效。因此设计了RCD吸收回路和低感功率回路。
四、双馈系统实验主控软件
FaceView实验主控软件具有风速特性模拟和风机主控功能，能模拟几种典型风速如：微风、阵风、持续大风、持续中速风、或四种风速合成特性。主控和风机模拟的参数修改权限向用户开放，用户可以自由定制风力机特性，选配接收实际的测风仪数据。主控功能实现机组并网控制，恒速运行，限功率运行，降功率运行，低电压穿越，机组脱网控制。
FaceView监测以下参量：
 风速、风轮转速；
 驱动电机转子位置／速度、电流、电压、功率、输出转矩；
 发电机转子位置／速度、电流、电压、功率、输出转矩；
 变流器直流电压；
 网侧变流器输出电压、电流、功率；
 电网电压、电流、功率。
五、开放双馈风电变流器系统（说明）
算法类的函数开放，用户可以按照自己的算法修改、调用，如整流、逆变、电机控制的SVPWM和低电压穿越算法。
开放内容如下：
1) 双馈变流器所有电路板硬件原理图及BOM表(pdf版本)：控制板，电源板，信号板，电容板；
2) 双馈变流器柜电气原理图及BOM表(pdf版本)；
3) 开放控制板的debug接口，客户可以烧写自己的程序；
4) 双馈变流器通讯协议(RS485)（免费）；
5) 双馈变流器使用手册(免费)；
6) 双馈变流器编程手册pdf版；
双馈变流器软件低电压穿越算法、整流器SVPWM算法和电机控制SVPWM算法的工程源文件，包括程序主框架、硬件驱动功能、硬件配置功能、通讯功能、保护功能、编码器功能、采样功能、锁相环功能、滤波函数等。低电压穿越算法、整流器SVPWM算法和电机控制SVPWM算法用户可以修改、调用。
双馈风电实验系统现场图如下：
 

六、可开设实验及科研教学内容
1) 风力机模拟实验
2) 低电压穿越实验
3) 低电压穿越算法研究
4) 直流母线电压控制实验
5) 并网过程及连续实验
6) 亚同步速、超同步速运行控制实验
7) 风力发电并网功率因素调节
实验项目表