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矩電流分別進行解耦控制，配合電機參數設定，動態補償負載波動，能實現電機轉矩的快速響應和準確控制，具有極高的穩速精度和快速動態響應，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,它可以用來設計VaconNX特殊的控制邏輯和參數。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可以創建參數，故障信息和其他與應用相關的特性。自帶LCD鍵盤，不僅能夠顯示運行數據和故障代碼，還能進行參數的拷貝和下載功能，非常方便調試和后期維護。
（3）多種擴展卡滿足用戶需要。
（4）內置RS-485接口，通過擴展板可以接入符合國際標準的ProfiBusDP、ModBus現場總線控制系統，滿足日后組網要求。
（5）瘦長、節省空間的設計，安裝靈活，集成了RFI濾波器能夠滿足工業等級斜坡防護要求。
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為相應的參考轉矩曲線，可以看出，參考轉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矩曲線。

圖5　風速曲線

圖6　參考轉矩曲線

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

圖7　轉矩曲線

4結束語

本文搭建了風力機的數學模型，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。實際運行結果表明，在正確的數學模型支撐下，給定正確的參考力矩，VaconNX變頻器便可以精確、高性能控制后續異步電動機的轉速和轉矩，達到了良好的風力機模擬效果。為實驗室對風力發電技術現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即可，大大方便了實驗室應用。

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