抽水蓄能機(jī)組變頻啟動(dòng)負(fù)載模擬系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種以控制器、四象限變頻器和異步電動(dòng)機(jī)為核心設(shè)備，輸出抽水蓄能機(jī)組發(fā)電電動(dòng)機(jī)變頻啟動(dòng)負(fù)載阻力矩-轉(zhuǎn)速函數(shù)關(guān)系的負(fù)載模擬系統(tǒng)。四象限變頻器在模擬抽水蓄能機(jī)組發(fā)電電動(dòng)機(jī)變頻啟動(dòng)負(fù)載時(shí)，采用轉(zhuǎn)矩控制，而在機(jī)組進(jìn)行變頻啟動(dòng)過(guò)程的起始階段，實(shí)現(xiàn)負(fù)載模擬系統(tǒng)的零速—轉(zhuǎn)矩輸出功能。在機(jī)組啟動(dòng)、升速和并網(wǎng)過(guò)程中，SFC(靜止變頻器)調(diào)速，四象限變頻器根據(jù)負(fù)載阻力矩-轉(zhuǎn)速函數(shù)關(guān)系輸出轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)抽水蓄能機(jī)組發(fā)電電動(dòng)機(jī)變頻啟動(dòng)負(fù)載的模擬。
【專利說(shuō)明】抽水蓄能機(jī)組變頻啟動(dòng)負(fù)載模擬系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001 ] 本發(fā)明涉及一種抽水蓄能機(jī)組變頻啟動(dòng)負(fù)載模擬系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
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[0002]隨著水電事業(yè)的蓬勃發(fā)展，抽水蓄能機(jī)組不斷地涌現(xiàn)，與常規(guī)水輪發(fā)電機(jī)相比較，抽水蓄能機(jī)組的運(yùn)行工況要復(fù)雜的多。這是由于機(jī)組不僅要運(yùn)行于發(fā)電工況，而且還要運(yùn)行于抽水工況。其中，在由發(fā)電工況轉(zhuǎn)換為抽水工況的情況下要經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)渡階段，即啟動(dòng)過(guò)程。變頻啟動(dòng)是大型抽水蓄能機(jī)組最經(jīng)常采用的方法，同時(shí)也是保證機(jī)組是否能夠可靠啟動(dòng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。采用SFC(靜止變頻器)裝置進(jìn)行變頻啟動(dòng)的過(guò)程非常復(fù)雜。在抽水蓄能機(jī)組的開發(fā)中，對(duì)變頻啟動(dòng)技術(shù)進(jìn)行物理仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證是非常重要的，而負(fù)載模擬是抽水蓄能機(jī)組變頻啟動(dòng)物理仿真系統(tǒng)的難點(diǎn)。據(jù)資料了解，到目前為止國(guó)內(nèi)外尚沒(méi)有對(duì)大型抽水蓄能機(jī)組變頻啟動(dòng)負(fù)載模擬系統(tǒng)的相關(guān)報(bào)道。抽水蓄能機(jī)組變頻啟動(dòng)負(fù)載模擬系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外抽水蓄能機(jī)組變頻啟動(dòng)負(fù)載模擬系統(tǒng)的空白。對(duì)抽水蓄能機(jī)組的研發(fā)具有一定的指導(dǎo)作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明的目的是提供一種通過(guò)采用先進(jìn)的控制器和四象限變頻器轉(zhuǎn)矩控制輸出驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)抽水蓄能機(jī)組變頻啟動(dòng)負(fù)載模擬系統(tǒng)，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:本發(fā)明的技術(shù)方案為一種抽水蓄能機(jī)組變頻啟動(dòng)負(fù)載模擬系統(tǒng)，T5610型上位計(jì)算機(jī)、Y355L2_12/V3型異步電動(dòng)機(jī)、SINAMICS S120型四象限變頻器、SIMOTI ON D435型控制器和RSH58型增量式光電編碼器為此發(fā)明的核心設(shè)備，T5610型上位計(jì)算機(jī)(I)的工業(yè)以太網(wǎng)口通過(guò)網(wǎng)線與SM0T10N D435控制器⑵的PR0FINET (工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)化總線標(biāo)準(zhǔn))接口連接EMOT1N D435控制器⑵的輸出接口 DRIVE-CLIQ總線(底層通信總線)接口通過(guò)網(wǎng)線連接到SINAMICS S120四象限變頻器(3)的工業(yè)以太網(wǎng)口 ；SINAMICSS120四象限變頻器(3)輸出端子通過(guò)三條相同的電纜線(4)與Y355L2_12/V3異步電動(dòng)機(jī)
(5)輸入電源的三相輸入端子相連接；RSH58型增量式光電編碼器(7)空心軸套套在異步電動(dòng)機(jī)軸(6)的軸頭上；RSH58型增量式光電編碼器(7)推挽輸出6條相同的信號(hào)線(8)與SINAMICS S120四象限變頻器(3)數(shù)字量輸入端子相連，實(shí)現(xiàn)抽水蓄能機(jī)組變頻啟動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)速的測(cè)量。
[0004]本發(fā)明中負(fù)載模擬系統(tǒng)，通過(guò)上位計(jì)算機(jī)將抽水蓄能機(jī)組發(fā)電電動(dòng)機(jī)變頻啟動(dòng)負(fù)載阻力矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系數(shù)組通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)總線傳輸給控制器SM0T10N D435，控制器SIMOTI ON D435解析后，通過(guò)DRIVE-CLIQ總線(底層通信總線)傳輸給SINAMICS S120四象限變頻器，本發(fā)明在進(jìn)行負(fù)載模擬時(shí)，在機(jī)組進(jìn)行變頻啟動(dòng)過(guò)程的起始階段，即發(fā)電電動(dòng)機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)之前，當(dāng)SFC(靜止變頻器)裝置所輸出的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩未達(dá)到機(jī)組啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩之前，負(fù)載模擬系統(tǒng)通過(guò)采取轉(zhuǎn)矩控制模式實(shí)時(shí)輸出與SFC(靜止變頻器)裝置輸出的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩相平衡的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，以使機(jī)組處于靜止?fàn)顟B(tài)，即實(shí)現(xiàn)負(fù)載模擬系統(tǒng)的零速一轉(zhuǎn)矩輸出功能，本發(fā)明中四象限變頻器SINAMICS S120通過(guò)光電編碼器測(cè)量轉(zhuǎn)速，根據(jù)負(fù)載阻力矩-轉(zhuǎn)速函數(shù)關(guān)系輸出轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)抽水蓄能機(jī)組發(fā)電電動(dòng)機(jī)變頻啟動(dòng)負(fù)載的模擬。
[0005]本發(fā)明的上位機(jī)測(cè)控軟件是基于圖形化編程軟件實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程工作臺(tái)(LabVIEff)中的SCOUT多功能系統(tǒng)控制軟件平臺(tái)編制的，開發(fā)時(shí)間短、模塊化、可移植性和界面友好的特點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明成果是可以驗(yàn)證SFC(靜止變頻器)裝置最優(yōu)控制策略的優(yōu)越性。本發(fā)明成果計(jì)算抽水蓄能機(jī)組變頻啟動(dòng)過(guò)程中發(fā)電電動(dòng)機(jī)從啟動(dòng)到并網(wǎng)過(guò)程中SFC(靜止變頻器)裝置的工作時(shí)間。
[0007]圖1是本發(fā)明負(fù)載模擬系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖
[0008]圖2是本發(fā)明原理結(jié)構(gòu)圖

【具體實(shí)施方式】
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[0009]如圖1所示一種抽水蓄能機(jī)組變頻啟動(dòng)負(fù)載模擬系統(tǒng)由T5610型上位計(jì)算機(jī)、Y355L2_12/V3型異步電動(dòng)機(jī)、SINAMICS S120型四象限變頻器、SMOT1N D435型控制器和RSH58型增量式光電編碼器為此發(fā)明的核心設(shè)備，T5610型上位計(jì)算機(jī)I的工業(yè)以太網(wǎng)口通過(guò)網(wǎng)線與SMOT1N D435控制器2的PR0FINET (工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)化總線標(biāo)準(zhǔn))接口連接；SM0T10N D435控制器2的輸出接口通過(guò)網(wǎng)線連接到SINAMICS S120四象限變頻器3的DRIVE-CLIQ總線口(底層通信總線)；SINAMICS S120四象限變頻器3輸出端子通過(guò)三條相同的電纜線4與Y355L2_12/V3異步電動(dòng)機(jī)5輸入電源的三相輸入端子相連接；RSH58型增量型光電編碼器7空心軸套套在異步電動(dòng)機(jī)軸6的軸頭上；RSH58型增量式光電編碼器7推挽輸出6條相同的信號(hào)線8與SINAMICS S120四象限變頻器3數(shù)字量輸入端子相連，實(shí)現(xiàn)抽水蓄能機(jī)組變頻啟動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)速的測(cè)量。
[0010]T5610 型上位計(jì)算機(jī):T5610，Y355L2_12/V3 型異步電動(dòng)機(jī)型號(hào):Y355L2_12/V3，SINAMICS S120型四象限變頻器型號(hào)！SINAMICS S120，SIMOTI ON D435型控制器型號(hào):SIMOTI ON D435，RSH58型增量式光電編碼器型號(hào):RSH58。
[0011]如圖2所示一種抽水蓄能機(jī)組變頻啟動(dòng)負(fù)載模擬系統(tǒng)，通過(guò)上位計(jì)算機(jī)將抽水蓄能機(jī)組發(fā)電電動(dòng)機(jī)變頻啟動(dòng)負(fù)載阻力矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系數(shù)組通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)總線傳輸給控制器SM0T10N D435，控制器SM0T10N D435解析后，通過(guò)DRIVE-CLIQ總線(底層通信總線)傳輸給SINAMICS S120四象限變頻器，四象限變頻器SINAMICS S120在模擬抽水蓄能機(jī)組發(fā)電電動(dòng)機(jī)變頻啟動(dòng)負(fù)載時(shí)，采用轉(zhuǎn)矩控制，而在機(jī)組進(jìn)行變頻啟動(dòng)過(guò)程的起始階段，當(dāng)SFC (靜止變頻器)裝置所輸出的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩未達(dá)到機(jī)組啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩之前，負(fù)載模擬系統(tǒng)通過(guò)采取轉(zhuǎn)矩控制模式實(shí)時(shí)輸出與SFC (靜止變頻器)裝置輸出的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩相平衡的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，以使機(jī)組處于靜止?fàn)顟B(tài)，即實(shí)現(xiàn)負(fù)載模擬系統(tǒng)的零速一轉(zhuǎn)矩輸出功能，SINAMICS S120四象限變頻器的參數(shù)通過(guò)SM0T10N D435控制器傳輸?shù)缴衔挥?jì)算機(jī)。
[0012]本發(fā)明中機(jī)組啟動(dòng)、升速和并網(wǎng)過(guò)程，SFC(靜止變頻器)調(diào)速，四象限變頻器SINAMICS S120通過(guò)光電編碼器測(cè)量轉(zhuǎn)速，根據(jù)負(fù)載阻力矩-轉(zhuǎn)速函數(shù)關(guān)系輸出轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)抽水蓄能機(jī)組發(fā)電電動(dòng)機(jī)變頻啟動(dòng)負(fù)載的模擬。
[0013]本發(fā)明的上位機(jī)測(cè)控軟件是基于圖形化編程軟件實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程工作臺(tái)(LabVIEff)中的SCOUT多功能系統(tǒng)控制軟件平臺(tái)編制的，開發(fā)時(shí)間短、模塊化、可移植性和界面友好的特點(diǎn)。
[0014]本發(fā)明成果是可以驗(yàn)證SFC(靜止變頻器)裝置最優(yōu)控制策略的優(yōu)越性。本發(fā)明成果計(jì)算抽水蓄能機(jī)組變頻啟動(dòng)過(guò)程中發(fā)電電動(dòng)機(jī)從啟動(dòng)到并網(wǎng)過(guò)程中SFC(靜止變頻器)裝置的工作時(shí)間。據(jù)資料了解，到目前為止國(guó)內(nèi)外尚沒(méi)有對(duì)大型抽水蓄能機(jī)組變頻啟動(dòng)負(fù)載模擬系統(tǒng)的相關(guān)報(bào)道。抽水蓄能機(jī)組變頻啟動(dòng)負(fù)載模擬系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外抽水蓄能機(jī)組變頻啟動(dòng)負(fù)載模擬系統(tǒng)的空白。對(duì)抽水蓄能機(jī)組的研發(fā)具有一定的指導(dǎo)作用。
【權(quán)利要求】
1.一種抽水蓄能機(jī)組變頻啟動(dòng)負(fù)載模擬系統(tǒng)，其特征是: T5610型上位計(jì)算機(jī)、Y355L2_12/V3型異步電動(dòng)機(jī)、SINAMICS S120型四象限變頻器、SIMOT1N D435型控制器和RSH58型增量式光電編碼器為此發(fā)明的核心設(shè)備，T5610型上位計(jì)算機(jī)(1)的工業(yè)以太網(wǎng)口通過(guò)網(wǎng)線與SMOT1N D435控制器(2)的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)化總線標(biāo)準(zhǔn)PROFINET接口連接；SMOT1N D435控制器⑵的輸出接口底層通信總線DRIVE-CLIQ總線接口通過(guò)網(wǎng)線連接到SINAMICS S120四象限變頻器(3)的工業(yè)以太網(wǎng)口 ；SINAMICS S120四象限變頻器(3)輸出端子通過(guò)三條相同的電纜線(4)與Y355L2_12/V3異步電動(dòng)機(jī)(5)輸入電源的三相輸入端子相連接；RSH58型增量型光電編碼器(7)空心軸套套在異步電動(dòng)機(jī)軸出)的軸頭上；RSH58型增量式光電編碼器(7)推挽輸出六條相同的信號(hào)線(8)與SINAMICS S120四象限變頻器(3)數(shù)字量輸入端子相連，實(shí)現(xiàn)抽水蓄能機(jī)組變頻啟動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)速的測(cè)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抽水蓄能機(jī)組變頻啟動(dòng)負(fù)載模擬系統(tǒng)，其特征是:T5610型上位計(jì)算機(jī):T5610，Y355L2_12/V3型異步電動(dòng)機(jī)型號(hào):Y355L2_12/V3，SINAMICS S120型四象限變頻器型號(hào):SINAMICS S120，SIMOT1N D435 型控制器型號(hào):SM0T10N D435，RSH58型增量式光電編碼器型號(hào):RSH58。
【文檔編號(hào)】H02P1/30GK104506087SQ201510016655
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2015年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月13日
【發(fā)明者】胡麗杰, 孫玉田, 梁彬, 王洪泉, 韓波, 畢純輝, 高尚 申請(qǐng)人:哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司