双馈风力发电模拟系统的试验研究

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本文设计的实验室双馈风力发电模拟系统实验装置主要由石家庄风机厂模拟系统控制器、原动机、发电机系统三大部分组成，
(1)模拟系统控制器：模拟系统控制器由运算速度较快的TMS320F2812DSP控制芯片担任，其主要负责分风速信息的采集或发生，机组转速信息的采样计算，石家庄风机厂动态输出转矩的实时计算。它是动态石家庄风机厂模拟程序的核心处理芯片，输出包含了石家庄风机厂大惯量补偿特性且包含风剪、塔影效应的动态实时谐波转矩，使得石家庄风机厂模拟器与实际石家庄风机厂具有相同的转矩输出特性。
(2)(2)原动机：原动机部分主要由三部分组成，一台2对极，额定转速为l 500 r／rain，额定功率为l 5 kw的笼型异步电动机；一块与变频器模拟信号给定相连的接口电路，其主要完成模拟系统控制器脉冲输出转矩信号的整形滤波与相关计算。一台爱默生(Emerson)公司变频器TD3000，按照转速给定进行电动机的转矩控制。原动机实为一个转矩控制的伺服系统，使得石家庄风机厂模拟器输出转矩具有实际驱动意义。原动机直接采用矢量变频器进行控制，主要是为了节约时间、突出重点，完成石家庄风机厂动态模拟研究课题的主要任务。(3)发电机：发电机系统包括一台绕线式双馈发电机、双TMS320F2407DSP控制器控制的背靠背整流器。前面已经对发电机机器控制理论作了全面阐述，7．2节将对双馈发电机控制系统软硬件实现作以详细论述。
(3)1动态石家庄风机厂模拟系统设计由前所述，动态石家庄风机厂模拟系统主要由上位机与变频器控制的三相异步电机构成。上位机作为动态石家庄风机厂模拟系统的控制器，其采集风速信号(亦可以产生风速)，从光电编码盘获得电机转速与位置信息，经过相应的石家庄风机厂模拟器程序运算将电磁转矩指令输给矢量变频器TD3000，变频器通过控制输出定子电压控制异步电动机的电磁转矩，使得异步电动机能够为发电机提供类似于实际石家庄风机厂特性的机械转矩。由前述的分析可知，模拟石家庄风机厂系统的设计要求是能快速够响应上位机的风速命令，体现出不同风速下石家庄风机厂的机械特性。
(4)也就说：异步电动机的转速要依据石家庄风机厂的机械特性，随风速和转矩的变化而变化。近年来，微处理器得到了越来越广泛的应用，其价格也不断下降。尤其是DSP芯片，更以其优越的运算速度和精度被越来越多的研究人员用于控制各类电机及其数字信号运算；它不仅能方便地实现控制电路，并且能完成各种复杂的、高性能的控制策略。TMS320F2812DSP芯片是Texas Instruments公司生产的32位定点数字信号处理器TMS320C28x家族的一员，它采用先进的改进型哈佛结构，其程序存储器和数据存储器具有各自的总线结构，从而使其处理能力达到了最强，它的指令执行速度为150MIPS，能实时执行复杂控制算法。同时，TMS320F2812的CPU支持C／C++编程。由第二章的动态石家庄风机厂建模可以看出，石家庄风机厂动态模拟控制算法复杂、运算量大，故我们选择TMS320F281 2DSP处理芯片，以期准确、高效地完成动态石家庄风机厂模拟算法。．
(5)风速给定电路设计为了石家庄风机厂模拟器程序验证简单起见，本文采用电位器模拟给定方式来获得风速信息。左半部分是电源部分设计，利用调理板上+5V电源信号，经过线性稳压芯片LDl 11 7S30，为模拟电位器提供+3V电源，风速信号则为正比于0～3V的电压信号直接送入DSP采样口A1 3。