雙饋風力發電模擬系統的試驗研究

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本文設計的實驗室雙饋風力發電模擬系統實驗裝置主要由石家莊風機廠模擬系統控制器、原動機、發電機系統三大部分組成，
(1)模擬系統控制器：模擬系統控制器由運算速度較快的TMS320F2812DSP控制芯片擔任，其主要負責分風速信息的采集或發生，機組轉速信息的采樣計算，石家莊風機廠動態輸出轉矩的實時計算。它是動態石家莊風機廠模擬程序的核心處理芯片，輸出包含了石家莊風機廠大慣量補償特性且包含風剪、塔影效應的動態實時諧波轉矩，使得石家莊風機廠模擬器與實際石家莊風機廠具有相同的轉矩輸出特性。
(2)(2)原動機：原動機部分主要由三部分組成，一臺2對極，額定轉速為l 500 r／rain，額定功率為l 5 kw的籠型異步電動機；一塊與變頻器模擬信號給定相連的接口電路，其主要完成模擬系統控制器脈沖輸出轉矩信號的整形濾波與相關計算。一臺愛默生(Emerson)公司變頻器TD3000，按照轉速給定進行電動機的轉矩控制。原動機實為一個轉矩控制的伺服系統，使得石家莊風機廠模擬器輸出轉矩具有實際驅動意義。原動機直接采用矢量變頻器進行控制，主要是為了節約時間、突出重點，完成石家莊風機廠動態模擬研究課題的主要任務。(3)發電機：發電機系統包括一臺繞線式雙饋發電機、雙TMS320F2407DSP控制器控制的背靠背整流器。前面已經對發電機機器控制理論作了全面闡述，7．2節將對雙饋發電機控制系統軟硬件實現作以詳細論述。
(3)1動態石家莊風機廠模擬系統設計由前所述，動態石家莊風機廠模擬系統主要由上位機與變頻器控制的三相異步電機構成。上位機作為動態石家莊風機廠模擬系統的控制器，其采集風速信號(亦可以產生風速)，從光電編碼盤獲得電機轉速與位置信息，經過相應的石家莊風機廠模擬器程序運算將電磁轉矩指令輸給矢量變頻器TD3000，變頻器通過控制輸出定子電壓控制異步電動機的電磁轉矩，使得異步電動機能夠為發電機提供類似于實際石家莊風機廠特性的機械轉矩。由前述的分析可知，模擬石家莊風機廠系統的設計要求是能快速夠響應上位機的風速命令，體現出不同風速下石家莊風機廠的機械特性。
(4)也就說：異步電動機的轉速要依據石家莊風機廠的機械特性，隨風速和轉矩的變化而變化。近年來，微處理器得到了越來越廣泛的應用，其價格也不斷下降。尤其是DSP芯片，更以其優越的運算速度和精度被越來越多的研究人員用于控制各類電機及其數字信號運算；它不僅能方便地實現控制電路，并且能完成各種復雜的、高性能的控制策略。TMS320F2812DSP芯片是Texas Instruments公司生產的32位定點數字信號處理器TMS320C28x家族的一員，它采用先進的改進型哈佛結構，其程序存儲器和數據存儲器具有各自的總線結構，從而使其處理能力達到了最強，它的指令執行速度為150MIPS，能實時執行復雜控制算法。同時，TMS320F2812的CPU支持C／C++編程。由第二章的動態石家莊風機廠建模可以看出，石家莊風機廠動態模擬控制算法復雜、運算量大，故我們選擇TMS320F281 2DSP處理芯片，以期準確、高效地完成動態石家莊風機廠模擬算法。．
(5)風速給定電路設計為了石家莊風機廠模擬器程序驗證簡單起見，本文采用電位器模擬給定方式來獲得風速信息。左半部分是電源部分設計，利用調理板上+5V電源信號，經過線性穩壓芯片LDl 11 7S30，為模擬電位器提供+3V電源，風速信號則為正比于0～3V的電壓信號直接送入DSP采樣口A1 3。