雙饋風(fēng)力發(fā)電模擬系統(tǒng)的試驗研究

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本文設(shè)計的實驗室雙饋風(fēng)力發(fā)電模擬系統(tǒng)實驗裝置主要由石家莊風(fēng)機廠模擬系統(tǒng)控制器、原動機、發(fā)電機系統(tǒng)三大部分組成，
(1)模擬系統(tǒng)控制器：模擬系統(tǒng)控制器由運算速度較快的TMS320F2812DSP控制芯片擔(dān)任，其主要負(fù)責(zé)分風(fēng)速信息的采集或發(fā)生，機組轉(zhuǎn)速信息的采樣計算，石家莊風(fēng)機廠動態(tài)輸出轉(zhuǎn)矩的實時計算。它是動態(tài)石家莊風(fēng)機廠模擬程序的核心處理芯片，輸出包含了石家莊風(fēng)機廠大慣量補償特性且包含風(fēng)剪、塔影效應(yīng)的動態(tài)實時諧波轉(zhuǎn)矩，使得石家莊風(fēng)機廠模擬器與實際石家莊風(fēng)機廠具有相同的轉(zhuǎn)矩輸出特性。
(2)(2)原動機：原動機部分主要由三部分組成，一臺2對極，額定轉(zhuǎn)速為l 500 r／rain，額定功率為l 5 kw的籠型異步電動機；一塊與變頻器模擬信號給定相連的接口電路，其主要完成模擬系統(tǒng)控制器脈沖輸出轉(zhuǎn)矩信號的整形濾波與相關(guān)計算。一臺愛默生(Emerson)公司變頻器TD3000，按照轉(zhuǎn)速給定進(jìn)行電動機的轉(zhuǎn)矩控制。原動機實為一個轉(zhuǎn)矩控制的伺服系統(tǒng)，使得石家莊風(fēng)機廠模擬器輸出轉(zhuǎn)矩具有實際驅(qū)動意義。原動機直接采用矢量變頻器進(jìn)行控制，主要是為了節(jié)約時間、突出重點，完成石家莊風(fēng)機廠動態(tài)模擬研究課題的主要任務(wù)。(3)發(fā)電機：發(fā)電機系統(tǒng)包括一臺繞線式雙饋發(fā)電機、雙TMS320F2407DSP控制器控制的背靠背整流器。前面已經(jīng)對發(fā)電機機器控制理論作了全面闡述，7．2節(jié)將對雙饋發(fā)電機控制系統(tǒng)軟硬件實現(xiàn)作以詳細(xì)論述。
(3)1動態(tài)石家莊風(fēng)機廠模擬系統(tǒng)設(shè)計由前所述，動態(tài)石家莊風(fēng)機廠模擬系統(tǒng)主要由上位機與變頻器控制的三相異步電機構(gòu)成。上位機作為動態(tài)石家莊風(fēng)機廠模擬系統(tǒng)的控制器，其采集風(fēng)速信號(亦可以產(chǎn)生風(fēng)速)，從光電編碼盤獲得電機轉(zhuǎn)速與位置信息，經(jīng)過相應(yīng)的石家莊風(fēng)機廠模擬器程序運算將電磁轉(zhuǎn)矩指令輸給矢量變頻器TD3000，變頻器通過控制輸出定子電壓控制異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩，使得異步電動機能夠為發(fā)電機提供類似于實際石家莊風(fēng)機廠特性的機械轉(zhuǎn)矩。由前述的分析可知，模擬石家莊風(fēng)機廠系統(tǒng)的設(shè)計要求是能快速夠響應(yīng)上位機的風(fēng)速命令，體現(xiàn)出不同風(fēng)速下石家莊風(fēng)機廠的機械特性。
(4)也就說：異步電動機的轉(zhuǎn)速要依據(jù)石家莊風(fēng)機廠的機械特性，隨風(fēng)速和轉(zhuǎn)矩的變化而變化。近年來，微處理器得到了越來越廣泛的應(yīng)用，其價格也不斷下降。尤其是DSP芯片，更以其優(yōu)越的運算速度和精度被越來越多的研究人員用于控制各類電機及其數(shù)字信號運算；它不僅能方便地實現(xiàn)控制電路，并且能完成各種復(fù)雜的、高性能的控制策略。TMS320F2812DSP芯片是Texas Instruments公司生產(chǎn)的32位定點數(shù)字信號處理器TMS320C28x家族的一員，它采用先進(jìn)的改進(jìn)型哈佛結(jié)構(gòu)，其程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器具有各自的總線結(jié)構(gòu)，從而使其處理能力達(dá)到了最強，它的指令執(zhí)行速度為150MIPS，能實時執(zhí)行復(fù)雜控制算法。同時，TMS320F2812的CPU支持C／C++編程。由第二章的動態(tài)石家莊風(fēng)機廠建模可以看出，石家莊風(fēng)機廠動態(tài)模擬控制算法復(fù)雜、運算量大，故我們選擇TMS320F281 2DSP處理芯片，以期準(zhǔn)確、高效地完成動態(tài)石家莊風(fēng)機廠模擬算法。．
(5)風(fēng)速給定電路設(shè)計為了石家莊風(fēng)機廠模擬器程序驗證簡單起見，本文采用電位器模擬給定方式來獲得風(fēng)速信息。左半部分是電源部分設(shè)計，利用調(diào)理板上+5V電源信號，經(jīng)過線性穩(wěn)壓芯片LDl 11 7S30，為模擬電位器提供+3V電源，風(fēng)速信號則為正比于0～3V的電壓信號直接送入DSP采樣口A1 3。