Vacon变频器在风力机模拟器中的应用

作者：时间：2013-12-06 来源：网络收藏

图3　风力机数学模型

将此时的转矩给定作为异步电动机的转矩给定，保持异步电动机输出转矩与给定相同，即可实现此时的风力机模拟功能，因此风力即模拟器的原理框图可以用如下图4所示的框图表示。

图4　 风力机模拟器原理框图

实验中采用芬兰VaconNX系列变频器来对异步电动机进行控制，VaconNX系列变频器是高性能矢量控制通用变频器。它具有如下特点:
（1）采用先进的矢量控制算法,对电机磁通电流和转矩电流分别进行解耦控制，配合电机参数设定，动态补偿负载波动，能实现电机转矩的快速响应和准确控制，具有极高的稳速精度和快速动态响应，能满足各类高性能场合的传动控制要求。
（2）VACON变频器具有开放的可编程功能，编程工具VaconNC11313Engineering是一个符合IEC611131-3标准的图形化的编程工具,它可以用来设计VaconNX特殊的控制逻辑和参数。它包含了基本功能模块和高级功能模块，如各种滤波器，PI控制器和积分器。NCl131-3可以创建参数，故障信息和其他与应用相关的特性。自带LCD键盘，不仅能够显示运行数据和故障代码，还能进行参数的拷贝和下载功能，非常方便调试和后期维护。
（3）多种扩展卡满足用户需要。
（4）内置RS-485接口，通过扩展板可以接入符合国际标准的ProfiBusDP、ModBus现场总线控制系统，满足日后组网要求。
（5）瘦长、节省空间的设计，安装灵活，集成了RFI滤波器能够满足工业等级斜坡防护要求。
实验中，模拟风速为4、5、6、7和8m/s风力机特性如图5所示，图6为相应的参考转矩曲线，可以看出，参考转矩随风速的不同而作相应变化。图7为异步电动机输出的转矩曲线。

图5　风速曲线

图6　参考转矩曲线

从图7可以看出，该方案能很好的模拟最佳转速曲线，能很快的响应风速的变化，除了在启动时有一些波动外，对风力机最佳转矩曲线模拟得很好。这一结果依赖于VaconNX变频器良好的调速性能和快速的相应能力。

图7　转矩曲线

4结束语

本文搭建了风力机的数学模型，介绍了一种基于异步电动机的由VaconNX变频器控制的风力机模拟器方案。实际运行结果表明，在正确的数学模型支撑下，给定正确的参考力矩，VaconNX变频器便可以精确、高性能控制后续异步电动机的转速和转矩，达到了良好的风力机模拟效果。为实验室对风力发电技术现场问题的研究提高了条件，且由于VaconNX变频器出色的编程能力，在模拟不同的风力机特性时只需要改变相应参数即可，大大方便了实验室应用。