风力发电技术试验说明书讲述教程.docx

PAGE  风力发电技术实验指导书 指导老师:卜京南京市玄武区孝陵卫200号 自动化学院5楼（5062）联系方式:137-7031-9720E_mail:510190700@ 风力发电技术实验指导书  概 述 本文详述了介绍了风力发电技术的基本原理与实验内容。包括湍流风速建模、风速估计、最优转矩控制、叶尖速比控制、变桨控制、限功率控制等。基于风力机模拟器硬件实验平台，在LabVIEW上位机软件编写控制算法，并将其应用到实验平台。 小组成员 姓 名:学 号：姓 名:学 号：姓 名:学 号：姓 名:学 号：姓 名:学 号： 日 期：2016年9月23日 风力发电技术实验指导书 预备知识实验平台基本结构 风力机模拟实验平台结构图上图所示，硬件主要包括： 1）电机对拖机组 电机对拖机组完成风力机传动链的动态模拟，其中不同类型风力机可选不同对拖形式，包括齿轮箱可选，高速/中速/低速可选，容量（5kW~500kW）可选。其中原动机的选择交/直流电机可选（推荐使用感应电机），发电机可选择永磁或双馈电机。 原动机驱动器及整流/逆变变流设备 本模拟试验系统统一采用技术成熟、可靠稳定的VACON工业变频器，功能上，该实验平台中的变流设备接受上层PLC控制器的运行指令（转速/转矩/电压）完成发电机与电动机的伺服控制（闭环转矩/转速控制）。 主控PLC 主控PLC作为整个系统的主控器进行实时的状态监测与运行控制，本模拟实验系统采用BECKHOFF高性能工业PC。功能上，主控PLC完成风力机模型及控制算法的嵌入与实时模拟，计算实时指令的下达与运行状态信息的接收，同时对各个节点进行状态监测与保护。 上位机系统 完成PC调试功能，包含基于文本的数据保存功能与系统调试。以文本形式保存的所有运行数据可以通过MATLAB进行数据后处理，模拟实验平台提供对应的数据后处理函数库。另外，可通过LabVIEW，TwinCAT或高级语言进行人机界面的编程实现。 实验一 组合风速模型的生成 1．实验目的（#一级标题，宋体小三） 在进行风力发电实验室模拟时，风速模拟的逼真性直接影响整个发电系统的性能研究与测试，在研究并网风电场运行、规划及动态特性等有关问题时就需要建立与之相适应的风速模型，从而能够对风速的变化进行模拟，研究在一定风速条件下系统的性能。因此，较准确地模拟实际风况是风力发电系统模拟中的首要问题。组合风速模型是为了实现对风速的模拟，使得到的模拟风速能够较精确地反映风速的实际突变性、渐变性及随机性等特点。能够全面地检验风力发电系统的性能，尤其是在风速突变时，整个系统的抗干扰性。适用于风力发电系统的模拟研究工作。（#正文宋体小四，1.5倍行距） 2．实验要求（#一级标题，宋体小三） （1）了解组合风速的四个构成部分，并能够在LabVIEW中输入构成部分的表达式，实现各个组成部分模拟； （2）用LabVIEW中的信号图形用plot画出来； （3）分析仿真结果，与实际风速进行比较，总结出仿真结论。 3．实验内容（#一级标题，宋体小三） 组合风速模型由4种风（基本风、阵风、渐进风、随机风）的分量组合而成，来模拟现场的风速。  = 1 \* ROMAN \* MERGEFORMAT I 基本风 基本风描述的是风电场平均风速的变化情况。它存在于风轮机运行的整个过程，对风力发电机向系统输送额定功率起着决定性作用。一般可以认为基本风风速是作用在风轮机上的平均风速，所以基本风速是一个具体的常数值： , (为常数） (1-7)  = 2 \* ROMAN \* MERGEFORMAT II 阵风 阵风反应风速的突变性，其数学模型为 (1-8) 式中，为阵风开始时间，为阵风持续时间,为阵风的最大值。  = 3 \* ROMAN \* MERGEFORMAT III 渐变风 渐变风风速反应风速的缓慢变化特性，其数学模型为 (1-9) 式中，为渐变风开始时间，为渐变风停止时间，为渐变风最大值。  = 4 \* ROMAN \* MERGEFORMAT IV 随机风 随机风速反应风速变化的随机性，用随机噪声风速来模拟，即simulink Library BrowserSourcesBand-limited White Noise模块来代替。 综合上述四种风速成分，可建立模拟风速的模型为 (1-10) 式中为作用在风轮机上的组合风速，单位为。 4．实验步骤（#一级标题，宋体小三） 这部分主要说明在LabVIEW中如何构建出来上述四种风。即按matlab中所示结果为例，应详细说明如何在LabVIEW搭建如下matlab所示的组合风速。