研旭雙饋式風(fēng)力發(fā)電仿真平臺

　　公司簡介

　　南京研旭新能源科技有限公司由南京研旭電氣科技有限公司全資投資成立，主要專注于太陽能和風(fēng)能等可再生能源電源產(chǎn)品以及相關(guān)機(jī)電節(jié)能產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)和投資，公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)實(shí)力雄厚，與國內(nèi)多所知名大學(xué)和研究院有良好合作，公司生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，服務(wù)到位，具有性價比較高的優(yōu)勢，產(chǎn)品與服務(wù)受到廣泛客戶的好評以及業(yè)界的稱贊。

　　公司自成立以來，已形成五大獨(dú)具優(yōu)勢，具有超高性價比的產(chǎn)品系列，主要產(chǎn)品如下，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，新能源實(shí)驗(yàn)仿真平臺，新能源系統(tǒng)集成方案，推出的產(chǎn)品在多個實(shí)驗(yàn)室以及工程中得到使用，獲得好評。在當(dāng)前階段，研旭將精力主要集中于中小功率的新能源技術(shù)以及產(chǎn)品的推廣、應(yīng)用、研發(fā)、生產(chǎn)，期待能將太陽能、風(fēng)能這樣的可再生潔凈能源能以極高性價比為廣大民眾服務(wù)，為社會服務(wù)。

　　“激流勇進(jìn)，合作共贏”，在新時代的浪潮中，研旭將是一個勇敢的、熱忱的、開放的弄潮兒，期冀著研旭能為各新老客戶帶來更好，性價比更高的新能源產(chǎn)品，也希望著研旭如那初升旭日，冉冉升起，不斷溫暖大家。

　　研旭分布式微電網(wǎng)開源實(shí)物仿真平臺介紹

　　研旭分布式微電網(wǎng)開源實(shí)物仿真平臺，是針對目前高校和企業(yè)的科研人員開展的新能源項(xiàng)目研究推出的一系列開放式的二次開發(fā)科研平臺，結(jié)合新能源發(fā)電技術(shù)、電力電子技術(shù)、DSP技術(shù)和通訊技術(shù)等幾大核心技術(shù)推出的一系列高端的是實(shí)物仿真平臺。研旭實(shí)物仿真平臺，集成了核心控制、驅(qū)動控制、信號采集、功率放大、各類監(jiān)測和保護(hù)硬件，支持多種CPU、DSP以及FPGA等硬件的快速原型開發(fā)系統(tǒng)，為用戶提供了一個從算法仿真到硬件實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)級開發(fā)方案。同時研旭實(shí)物仿真平臺提供開放式的軟硬件資料，包含整體設(shè)備的硬件圖紙（包含所有板卡的原理圖紙、PCB圖紙和柜體電氣連接圖）、DSP工程代碼（包含工程框架源代碼、底層驅(qū)動代碼、各類保護(hù)代碼和算法庫）。

　　研旭實(shí)物仿真平臺特點(diǎn)

　　研旭分布式微電網(wǎng)開源實(shí)物仿真平臺兼具實(shí)訓(xùn)演示和科研開發(fā)的功能。

　?。?）自由性：用戶可根據(jù)實(shí)際情況自由添加或者裁剪平臺的某些功能、可自由的選擇輸入源（實(shí)物能源或者模擬能源）、可自由的定制平臺功率、平臺輸入電壓范圍、平臺尺寸等；

　?。?）開放性：開發(fā)給用戶系統(tǒng)所有硬件設(shè)計(jì)原理圖（protel 版）、印刷電路板PCB（PDF版）、硬件設(shè)計(jì)說明、軟件源碼工程（CCS環(huán)境）、軟件設(shè)計(jì)流程圖、底層驅(qū)動代碼、算法靜態(tài)庫、監(jiān)控軟件源碼等；

　?。?）高端性：主控單元CPU采用目前最為高端的TMS320F28335浮點(diǎn)型DSP，其內(nèi)部具有強(qiáng)大的運(yùn)算能力以及豐富的外設(shè)資源。從而使得復(fù)雜的逆變算法輕而易舉的實(shí)現(xiàn)。

　　（4）直觀性：平臺不管是從硬件角度還是從軟件角度，都具有很好的直觀性。用戶不僅很容易看到平臺的硬件組成、元件選型、布線連接，還可以通過監(jiān)控中心了解到軟件控制流程、系統(tǒng)運(yùn)行信息、輸出波形質(zhì)量等；

　?。?）安全性：平臺的硬件和軟件設(shè)計(jì)了健全的保護(hù)機(jī)制，包括硬件中的斷路器、接觸器、防雷器、隔離變壓器等，還有軟件中的直流過欠壓保護(hù)、孤島保護(hù)、過溫保護(hù)、交流故障保護(hù)等；

　?。?）易學(xué)性：研旭公司專門的人員提供現(xiàn)場培訓(xùn)以及平臺本身也自帶很多易于操作的實(shí)驗(yàn)。培訓(xùn)課程包括硬件培訓(xùn)（硬件組成和設(shè)計(jì)原理）、軟件培訓(xùn)（驅(qū)動解析、算法原理）、操作培訓(xùn)（實(shí)驗(yàn)安全操作步驟）。平臺自帶的實(shí)驗(yàn)是將系統(tǒng)功能拆分后得到的，用戶通過一步步的拆分實(shí)驗(yàn)，循序漸進(jìn)的來了解系統(tǒng)整體的工作原理。如采集波形實(shí)驗(yàn)、保護(hù)實(shí)驗(yàn)、MPPT實(shí)驗(yàn)、SVPWM算法實(shí)驗(yàn)等；

　?。?）拓展性：用戶可以在平臺上進(jìn)行二次開發(fā)。如添加用戶自己的MPPT，添加用戶自己的濾波算法、添加用戶自己的控制算法等等，這樣可以對平臺的功能拓展的更加完善、更加強(qiáng)大。

　　雙饋式平臺性能分析及控制方案

　　目前的風(fēng)電機(jī)組多采用恒速恒頻系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)多采用同步電機(jī)或異步感應(yīng)電機(jī)在風(fēng)電機(jī)組向恒頻電網(wǎng)送電時，不需要調(diào)速，因?yàn)殡娋W(wǎng)頻率將強(qiáng)迫控制風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速。在這種情況下，風(fēng)力機(jī)在不同風(fēng)速下維持或近似維持同一轉(zhuǎn)速。效率下降，被迫降低出力，甚至停機(jī)，這顯然是不可取的。與之不同的是，無論處于亞同步速或超同步速的雙饋發(fā)電機(jī)都可以在不同的風(fēng)速下運(yùn)行，其轉(zhuǎn)速可隨風(fēng)速變化做相應(yīng)的調(diào)整，使風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行始終處于最佳狀態(tài)，機(jī)組效率提高。同時，定子輸出功率的電壓和頻率卻可以維持不變，既可以調(diào)節(jié)電網(wǎng)的功率因數(shù)又可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　研旭雙饋式風(fēng)力發(fā)電實(shí)物仿真平臺軟硬件系統(tǒng)方案

　　（1）研旭直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)平臺采用一臺變頻調(diào)速三相異步電機(jī)帶動一臺三相雙饋發(fā)電機(jī)運(yùn)行，異步電動機(jī)和同步發(fā)電機(jī)安裝在同一個底座上，使用聯(lián)軸器相連接，采用光絕對式電編碼器測量電機(jī)實(shí)時轉(zhuǎn)速，永磁同步發(fā)電機(jī)極數(shù)為8極，三相異步電機(jī)的控制采用變頻器控制轉(zhuǎn)速，用以模擬風(fēng)速的變化，同時可以方便的通過計(jì)算機(jī)控制變頻器實(shí)現(xiàn)三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模擬風(fēng)機(jī)出力。

　　（2）發(fā)電機(jī)側(cè)變流器和電網(wǎng)側(cè)變流器采用IPM模塊構(gòu)建，使用2單元的模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)（總共需要6組2單元模塊），IPM模塊的耐壓要在1200V，電流在150A左右。直流環(huán)節(jié)的電容要求450V電解電容兩只串聯(lián)以提高耐壓。

　?。?）并網(wǎng)變壓器要求是三相變壓器，其容量要求大于發(fā)電機(jī)最大容量，容量在10KVA左右。

　?。?）發(fā)電機(jī)側(cè)變流器和電網(wǎng)側(cè)變流器采用DSP進(jìn)行控制，采用研旭TMS320F28335的DSP控制板和IPM電源板。

　?。?）本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用光電編碼器采集發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速，光電編碼器安裝于發(fā)電機(jī)后端輸出軸上；采用霍爾電壓電流傳感器采集直流側(cè)和電網(wǎng)側(cè)電壓和電流信號，傳感器量程根據(jù)系統(tǒng)容量進(jìn)行選擇安裝。

　　（6）采用研旭YX—XDS100v3 仿真器完成系統(tǒng)控制算法的調(diào)試。

　　仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及例程（開放）

　　基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)：

　?。?）風(fēng)力發(fā)電平臺接線形式實(shí)驗(yàn)

　?。?）風(fēng)力監(jiān)控中心軟件操作實(shí)驗(yàn)

　?。?） 風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速變化模擬實(shí)驗(yàn)

　　（4） 風(fēng)速即轉(zhuǎn)速與輸出電壓、電流、功率關(guān)系實(shí)驗(yàn)

　?。?）PWM輸出實(shí)驗(yàn)

　?。?）發(fā)電機(jī)三相交流電壓、電流采集實(shí)驗(yàn)

　　（7）母線直流電壓、電流（整流輸出）采集實(shí)驗(yàn)

　?。?）逆變輸出電壓、電流采集實(shí)驗(yàn)

　?。?）整流器、逆變器安全保護(hù)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

　?。?0）整流器、逆變器通訊測量實(shí)驗(yàn)

　?。?1）發(fā)電機(jī)組空載、并網(wǎng)、脫網(wǎng)實(shí)驗(yàn)

　　（12）孤島效應(yīng)實(shí)驗(yàn)

　?。?3）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)保存實(shí)驗(yàn)

　　進(jìn)階開放實(shí)驗(yàn)：

　　（1）風(fēng)力發(fā)電控制策略及編程實(shí)驗(yàn)

　?。?）最大功率跟蹤MPPT原理及控制實(shí)驗(yàn)

　?。?）外環(huán)電壓PI算法及控制原理實(shí)驗(yàn)

　　（4）內(nèi)環(huán)電流PI算法及控制原理實(shí)驗(yàn)

　?。?）SVPWM算法原理實(shí)驗(yàn)

　　培訓(xùn)服務(wù)內(nèi)容

　　（1）硬件部分

　　平臺系統(tǒng)整體組成介紹

　　主控單元

　　、TMS320F28335 介紹

　　、傳感器與ADC采集電路介紹

　　、PWM 電路介紹

　　、通信電路介紹

　　、硬件保護(hù)電路介紹

　　逆變功率單元

　　、IPM介紹

　　、IPM驅(qū)動電路介紹

　　、IPM保護(hù)電路介紹

　　編碼器

　　、增量式編碼器介紹

　　、差分接收電路介紹

　　液晶顯示電路介紹

　　（2）軟件部分

　　平臺軟件整體框架介紹

　　開發(fā)環(huán)境介紹

　　驅(qū)動

　　、系統(tǒng)初始化介紹

　　、ADC驅(qū)動介紹

　　、PWM驅(qū)動介紹

　　、SCI驅(qū)動介紹

　　、總線驅(qū)動介紹

　　、GPIO驅(qū)動介紹

　　、QEP驅(qū)動介紹

　　、CMD編寫介紹

　　算法介紹（包括整流測和逆變側(cè)）

　　算法介紹（包括可控整流MPPT和不控整流MPPT）

　　控制介紹

　　軟件保護(hù)程序介紹

　?。?）操作部分

　　接線操作介紹

　　開機(jī)順序介紹

　　關(guān)機(jī)順序培訓(xùn)

　　監(jiān)控中心

　?。?）主界面

　　此界面主要顯示了系統(tǒng)工作的運(yùn)行信息以及運(yùn)行狀態(tài)、所有實(shí)驗(yàn)控件、系統(tǒng)的啟?？丶?、以及實(shí)時的電壓電流波形控件；

　?。?）實(shí)時波形采集界面

　　此界面顯示了發(fā)電機(jī)組輸出電流波形、整流器輸出直流電壓和直流電流波形、逆變器輸出交流電壓和交流電流波形。

　?。?）SVPWM算法界面

　　用戶在此界面可以進(jìn)行SVPWM算法驗(yàn)證，同時可以對SVPWM算法結(jié)構(gòu)一目了然。包括對整流測SVPWM算法結(jié)構(gòu)和逆變側(cè)SVPWM算法結(jié)構(gòu)。

　?。?）MPPT實(shí)驗(yàn)界面

　　實(shí)驗(yàn)包括可控整流和不可控整流，用戶可以對比二者的區(qū)別；

　?。?）歷史保存界面

　　用戶可以將波形或者運(yùn)行信息等數(shù)據(jù)保存起來，以供后續(xù)處理。