风力发电机组的检测与控制实验指导书

　　我国是世界上风力资源较为丰富的国家之一，近几年风力发电发展很快，风力发电技术的各个方面都得到了迅速发展，风力发电机组由最初的定桨距理发展到了变速变桨距型，发电效率有了显著的提高，为了更加深入研究风力发电，有必要在实验室构造风力发电试验平台，可以在不依赖环境和风力机的情况下模拟风力机特性，并且可以任意设定风速变化曲线，方便了实验室对风力发电的研究。

　　双馈风力发电机组是为了达到变速控制的要求，变速风力发电机组通常包括双馈发电机、双馈变换器、齿轮变速箱和变桨距机构。在低于额定风速时，通过变换器来控制发电机的电磁转矩；高于额定风速时，考虑系统对变化负载的承受能力，一般采用节距调节的方法将多余的能量除去。这时，机组有两个控制环同时工作：内部的发电机转速（电磁转矩）控制环，和外部桨叶节距控制环。

　　风力发电系统中的控制技术和伺服传动技术是其中的关键技术。这是因为自然风速的大小和方向是随机变化的，风力发电机组的切入（电网）和切出（电网）、输入功率的限制、风轮的主动对风以及对运行过程中故障的检测和保护必须能够自动控制。同时，风力资源丰富的地区通常都是海岛或边远地区甚至海上，分散布置的风力发电机组通常要求能够无人值班运行和远程监控，这就对风力发电机组的控制系统的可靠性提出了很高的要求。

　　与一般工业控制过程不同，风力发电机组的控制系统是综合性控制系统。它不仅以监视电网、风况和机组运行参数，对机组进行并网与脱网控制，以确保运行过程的安全性与可靠性，而且还要根据风速与风向的变化，对机组进行优化控制，以提高机组的运行效率和发电量。

　　系统体系结构介绍

　　双馈风力发电试验台主控体系结构如图所示，SIEMENS PLC S7-314C为控制系统的核心，主要完成系统的主控功能及系统信息处理，上位机组态王6.53完成对系统的自动控制和监视功能，SIEMENS S7-200 PLC 用于逆变子系统的控制及数据采集。S7-314C和S7-200之间通过PROFIBUS-DP总线连接，上位机组态软件通过Cp-5611卡，连接S7-314C PLC。同时，上位机通过MOXA 485通讯卡，实现对三相智能仪表数据的采集。