應(yīng)用背景

隨著全球能源需求的不斷增長(zhǎng)，給氣候帶來(lái)了一系列挑戰(zhàn)。為減緩氣候變化、保護(hù)地球的生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)清潔能源的需求日益迫切。

風(fēng)力發(fā)電是一種利用風(fēng)能來(lái)發(fā)電的技術(shù)。作為一種零排放的能源形式，風(fēng)力發(fā)電受到了廣泛關(guān)注，并被認(rèn)為是減少溫室氣體排放和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要手段之一。

許多國(guó)家和地區(qū)都出臺(tái)了相關(guān)政策和法規(guī)以推動(dòng)風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的發(fā)展，為風(fēng)力發(fā)電提供了市場(chǎng)保障和經(jīng)濟(jì)激勵(lì)，促進(jìn)了行業(yè)的增長(zhǎng)。

發(fā)展趨勢(shì)

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在不斷成熟和進(jìn)步，可靠性和效率都得到了大幅提高。預(yù)計(jì)未來(lái)風(fēng)力發(fā)電的裝機(jī)容量將繼續(xù)增長(zhǎng)，尤其是在新興市場(chǎng)中的增速更加迅猛。

同時(shí)，海上風(fēng)力發(fā)電以其穩(wěn)定的風(fēng)資源和巨大的發(fā)展?jié)摿ξ絹?lái)越多的投資和關(guān)注，預(yù)計(jì)未來(lái)將成為風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的重要增長(zhǎng)領(lǐng)域。

此外，智能化和數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用將為風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域帶來(lái)巨大的變革和發(fā)展機(jī)遇。

風(fēng)電機(jī)組變流器測(cè)試系統(tǒng)

變流器是將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為適合輸送到電網(wǎng)的直流電的關(guān)鍵部件。風(fēng)電機(jī)組變流器測(cè)試系統(tǒng)是用于對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的變流器進(jìn)行性能測(cè)試和驗(yàn)證的設(shè)備。

風(fēng)電機(jī)組變流器在環(huán)測(cè)試解決方案通常包括以下幾個(gè)方面：

輸電系統(tǒng)模擬

該系統(tǒng)可模擬電網(wǎng)條件，包括電壓、頻率和電網(wǎng)擾動(dòng)等，有助于測(cè)試變流器在不同電網(wǎng)條件下的性能表現(xiàn)，并驗(yàn)證其是否符合電網(wǎng)要求。

風(fēng)機(jī)模擬和負(fù)載

通過(guò)模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的動(dòng)態(tài)特性以及風(fēng)速和風(fēng)向的變動(dòng)，對(duì)變流器的響應(yīng)和控制能力進(jìn)行測(cè)試。同時(shí)，還可以模擬負(fù)載變化情況，以評(píng)估變流器在不同負(fù)載條件下的穩(wěn)定性和效率。

控制系統(tǒng)測(cè)試

對(duì)變流器的控制系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，包括對(duì)響應(yīng)時(shí)間、穩(wěn)定性、電網(wǎng)同步等方面的測(cè)試，有助于確保變流器能夠正常運(yùn)行并與電網(wǎng)協(xié)調(diào)。

數(shù)據(jù)采集和分析

通過(guò)采集和分析測(cè)試過(guò)程中的數(shù)據(jù)，評(píng)估變流器的性能指標(biāo)，并為后續(xù)的優(yōu)化和故障診斷提供數(shù)據(jù)支持。

效率和功率因數(shù)測(cè)試

通過(guò)測(cè)量變流器的效率和功率因數(shù)，評(píng)估其電能轉(zhuǎn)換效率，檢查是否滿足性能要求和標(biāo)準(zhǔn)。

保護(hù)和安全測(cè)試

測(cè)試變流器的保護(hù)功能，包括過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、短路保護(hù)等，以確保變流器在故障情況下能夠安全運(yùn)行。

風(fēng)電機(jī)組變流器測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和配置可能會(huì)因廠家和具體需求而有所不同。為了確保風(fēng)電機(jī)組的可靠性和性能，充分測(cè)試和驗(yàn)證變流器的性能是非常重要的?；诎雽?shí)物仿真支持任意拓?fù)淠Ｐ痛罱ㄇ腋叨染_的特點(diǎn)，采用HIL半實(shí)物硬件在環(huán)進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組變流器在環(huán)測(cè)試已逐漸成為主流趨勢(shì)。

EasyGo采用基于CPU+FPGA的HIL實(shí)時(shí)仿真器，可以幫助企業(yè)工程師進(jìn)行如下儲(chǔ)能變流器半實(shí)物仿真研究和測(cè)試：

各類風(fēng)電機(jī)組變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)用的研究

風(fēng)電變流器在不同負(fù)載與電網(wǎng)條件下的穩(wěn)定性和可靠性工況測(cè)試

含風(fēng)電系統(tǒng)的分布式能源入網(wǎng)電能質(zhì)量測(cè)試

新型控制算法的性能驗(yàn)證

下圖為常見(jiàn)的風(fēng)電機(jī)組的常見(jiàn)拓?fù)鋱D。

EasyGo的解決方案 01 基于PXIBox的風(fēng)電機(jī)組變流器實(shí)時(shí)仿真方案

基于PXIBox超強(qiáng)的CPU+FPGA計(jì)算精度，可將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以及變流器等電力電子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)部分運(yùn)行在FPGA上，利用豐富的IO接口可實(shí)現(xiàn)變流器控制對(duì)接閉環(huán)測(cè)試，實(shí)時(shí)仿真步長(zhǎng)可做到1us。

因風(fēng)輪葉片以及轉(zhuǎn)軸與傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)間慣量常數(shù)比較大，則可實(shí)時(shí)運(yùn)行在CPU上,實(shí)時(shí)仿真步長(zhǎng)可做到50-100us。

02 測(cè)試內(nèi)容

實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)可以對(duì)風(fēng)電機(jī)組變流器進(jìn)行入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，如電網(wǎng)適應(yīng)性測(cè)試、寬頻振蕩阻抗特性測(cè)試、高/低壓穿越測(cè)試、外部無(wú)功小擾動(dòng)測(cè)試等；同時(shí)可以有效避免因控制器引起的“炸機(jī)”現(xiàn)象，為企業(yè)提供高效、安全的測(cè)試平臺(tái)。

電網(wǎng)適應(yīng)性測(cè)試

根據(jù)《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電網(wǎng)適應(yīng)性測(cè)試規(guī)程》，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行電網(wǎng)適應(yīng)性測(cè)試，旨在確保風(fēng)電機(jī)組能夠正常運(yùn)行。測(cè)試內(nèi)容主要包括電壓偏差適應(yīng)性、頻率偏差適應(yīng)性、三相電壓不平衡適應(yīng)性、閃變適應(yīng)性和諧波電壓適應(yīng)性。

寬頻振蕩阻抗特性測(cè)試

根據(jù)《風(fēng)電場(chǎng)阻抗特性評(píng)估技術(shù)規(guī)范》，利用電壓擾動(dòng)注入法掃描阻抗?？煽紤]有功出力為10%、30%、40%、60%、80%、90%的運(yùn)行工況，對(duì)風(fēng)電機(jī)組阻抗進(jìn)行掃描，并給出風(fēng)電機(jī)組2.5Hz-1000Hz范圍內(nèi)的正序阻抗和負(fù)序阻抗。若存在振蕩風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)優(yōu)化控制參數(shù)或改進(jìn)控制策略實(shí)現(xiàn)阻抗重塑來(lái)抑制振蕩。

高/低電壓穿越測(cè)試

根據(jù)《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障電壓穿越能力測(cè)試規(guī)程》、《風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，需要對(duì)風(fēng)電機(jī)組在瞬時(shí)電壓跌落/上升等工況下的反應(yīng)能力進(jìn)行測(cè)試，旨在確保風(fēng)電機(jī)組在電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)仍能穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

外部無(wú)功小擾動(dòng)測(cè)試

根據(jù)外部無(wú)功小擾動(dòng)測(cè)試的要求，可以通過(guò)設(shè)置風(fēng)電機(jī)組母線投切電容器，模擬不同無(wú)功注入風(fēng)電機(jī)組，測(cè)試風(fēng)電機(jī)組能否穩(wěn)定運(yùn)行。

審核編輯：湯梓紅