Vacon變頻器在風力機模擬器中的應用

實驗中采用芬蘭VaconNX系列變頻器來對異步電動機進行控制，VaconNX系列變頻器是高性能矢量控制通用變頻器。它具有如下特點:
（1）采用先進的矢量控制算法,對電機磁通電流和轉(zhuǎn)矩電流分別進行解耦控制，配合電機參數(shù)設(shè)定，動態(tài)補償負載波動，能實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)矩的快速響應和準確控制，具有極高的穩(wěn)速精度和快速動態(tài)響應，能滿足各類高性能場合的傳動控制要求。
（2）VACON變頻器具有開放的可編程功能，編程工具VaconNC11313Engineering是一個符合IEC611131-3標準的圖形化的編程工具,它可以用來設(shè)計VaconNX特殊的控制邏輯和參數(shù)。它包含了基本功能模塊和高級功能模塊，如各種濾波器，PI控制器和積分器。NCl131-3可以創(chuàng)建參數(shù)，故障信息和其他與應用相關(guān)的特性。自帶LCD鍵盤，不僅能夠顯示運行數(shù)據(jù)和故障代碼，還能進行參數(shù)的拷貝和下載功能，非常方便調(diào)試和后期維護。
（3）多種擴展卡滿足用戶需要。
（4）內(nèi)置RS-485接口，通過擴展板可以接入符合國際標準的ProfiBusDP、ModBus現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，滿足日后組網(wǎng)要求。
（5）瘦長、節(jié)省空間的設(shè)計，安裝靈活，集成了RFI濾波器能夠滿足工業(yè)等級斜坡防護要求。
實驗中，模擬風速為4、5、6、7和8m/s風力機特性如圖5所示，圖6為相應的參考轉(zhuǎn)矩曲線，可以看出，參考轉(zhuǎn)矩隨風速的不同而作相應變化。圖7為異步電動機輸出的轉(zhuǎn)矩曲線。

圖5　風速曲線

圖6　參考轉(zhuǎn)矩曲線

從圖7可以看出，該方案能很好的模擬最佳轉(zhuǎn)速曲線，能很快的響應風速的變化，除了在啟動時有一些波動外，對風力機最佳轉(zhuǎn)矩曲線模擬得很好。這一結(jié)果依賴于VaconNX變頻器良好的調(diào)速性能和快速的相應能力。

圖7　轉(zhuǎn)矩曲線

4結(jié)束語

本文搭建了風力機的數(shù)學模型，介紹了一種基于異步電動機的由VaconNX變頻器控制的風力機模擬器方案。實際運行結(jié)果表明，在正確的數(shù)學模型支撐下，給定正確的參考力矩，VaconNX變頻器便可以精確、高性能控制后續(xù)異步電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，達到了良好的風力機模擬效果。為實驗室對風力發(fā)電技術(shù)現(xiàn)場問題的研究提高了條件，且由于VaconNX變頻器出色的編程能力，在模擬不同的風力機特性時只需要改變相應參數(shù)即可，大大方便了實驗室應用。

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