Vacon變頻器在風(fēng)力機(jī)模擬器中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)中采用芬蘭VaconNX系列變頻器來對異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)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(diǎn):
（1）采用先進(jìn)的矢量控制算法,對電機(jī)磁通電流和轉(zhuǎn)矩電流分別進(jìn)行解耦控制，配合電機(jī)參數(shù)設(shè)定，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償負(fù)載波動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的快速響應(yīng)和準(zhǔn)確控制，具有極高的穩(wěn)速精度和快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)，能滿足各類高性能場合的傳動(dòng)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(gè)符合IEC611131-3標(biāo)準(zhǔn)的圖形化的編程工具,它可以用來設(shè)計(jì)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(jí)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(yīng)用相關(guān)的特性。自帶LCD鍵盤，不僅能夠顯示運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障代碼，還能進(jìn)行參數(shù)的拷貝和下載功能，非常方便調(diào)試和后期維護(hù)。
（3）多種擴(kuò)展卡滿足用戶需要。
（4）內(nèi)置RS-485接口，通過擴(kuò)展板可以接入符合國際標(biāo)準(zhǔn)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(jì)，安裝靈活，集成了RFI濾波器能夠滿足工業(yè)等級(jí)斜坡防護(hù)要求。
實(shí)驗(yàn)中，模擬風(fēng)速為4、5、6、7和8m/s風(fēng)力機(jī)特性如圖5所示，圖6為相應(yīng)的參考轉(zhuǎn)矩曲線，可以看出，參考轉(zhuǎn)矩隨風(fēng)速的不同而作相應(yīng)變化。圖7為異步電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩曲線。

圖5　風(fēng)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(yīng)風(fēng)速的變化，除了在啟動(dòng)時(shí)有一些波動(dòng)外，對風(fēng)力機(jī)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(yīng)能力。

圖7　轉(zhuǎn)矩曲線

4結(jié)束語

本文搭建了風(fēng)力機(jī)的數(shù)學(xué)模型，介紹了一種基于異步電動(dòng)機(jī)的由VaconNX變頻器控制的風(fēng)力機(jī)模擬器方案。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，在正確的數(shù)學(xué)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，達(dá)到了良好的風(fēng)力機(jī)模擬效果。為實(shí)驗(yàn)室對風(fēng)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(fēng)力機(jī)特性時(shí)只需要改變相應(yīng)參數(shù)即可，大大方便了實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用。

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