風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的完整測試解決方案綜述

　　這種結(jié)構(gòu)的基本思想是采用一個(gè)可控電力電子開關(guān)，以固定載波頻率的PWM方法控制繞線電機(jī)轉(zhuǎn)子回路中附加電阻接入時(shí)間的長短，從而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流的幅值，控制滑差約在10%的范圍之內(nèi)。該結(jié)構(gòu)依靠外部控制器給出的電流基準(zhǔn)值和電流的測量值計(jì)算出轉(zhuǎn)子回路的電阻值，通過電力電子器件的導(dǎo)通和關(guān)斷來調(diào)整轉(zhuǎn)子回路的電阻值。這種電力電子裝置的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，但是其定子側(cè)功率因數(shù)比較低，且只能在發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速以上運(yùn)行，是一種受限制的變速恒頻系統(tǒng)。

　　3 混合結(jié)構(gòu)

　　為了降低變流器的成本并且能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的寬轉(zhuǎn)速范圍運(yùn)行，有人提出一種基于雙饋電機(jī)斬波調(diào)阻與交流勵(lì)磁控制策略多功能變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將整流器、斬波器和逆變器結(jié)合在一起，該結(jié)構(gòu)的巧妙之處在于斬波器和逆變器共用了一組可控的電力電子開關(guān)，但是由于引入了四個(gè)接觸器型的受控開關(guān)，導(dǎo)致該結(jié)構(gòu)的主回路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很難實(shí)現(xiàn)同步速切換過程的過渡，而且在高于同步速運(yùn)行情況下難以改善發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)。

　　綜上所述無論采用哪種結(jié)構(gòu)，在研發(fā)過程，對(duì)變頻系統(tǒng)的效率和性能進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)和測試都至關(guān)重要；同樣風(fēng)電場的整體監(jiān)控也需要精確的測試。

　　風(fēng)力發(fā)電的測試要點(diǎn)

　　工欲善其事，必先利其器。風(fēng)力發(fā)電從電機(jī)研發(fā)到風(fēng)電場監(jiān)控需要成套的高性能測試儀器來實(shí)現(xiàn)精確調(diào)制和嚴(yán)密監(jiān)控。

　　1 利用功率計(jì)對(duì)變頻系統(tǒng)的性能作精確的評(píng)價(jià)

　　風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變頻系統(tǒng)的調(diào)制頻率帶寬高，調(diào)制方式復(fù)雜，調(diào)制的對(duì)象也非正弦波形，波形畸變嚴(yán)重，且包含大量的變頻成分，要求測量儀表具有寬頻帶功率測量和諧波分析功能。為此需要選用性能穩(wěn)定且精度高的功率計(jì)作好輔助工作。下文以橫河電機(jī)的WT3000功率計(jì)為例，簡要談?wù)勶L(fēng)電行業(yè)的測試。WT3000可以進(jìn)行IEC61000－4－7最新版諧波分析、IEC61000-4-7最新版的諧波測量及電壓波動(dòng)/閃變測量，帶寬0.1Hz～1MHz，采樣率 200kSa/s，ADC為16位，功率精度為0.02%，配有4個(gè)輸入模塊，8.4英寸LCD顯示，以及USB和Ethernet接口。

　　● 變頻后波形的失真

　　波形失真與諧波的關(guān)系，如圖1所示。

　 失真波形的測量需要足夠帶寬，失真波形包含高頻率成分，測量儀器的帶寬如果沒有延伸到高頻段就容易產(chǎn)生誤差。如圖2所示。
使用WT3000功率計(jì)可同時(shí)進(jìn)行變頻系統(tǒng)功率測量和諧波分析，方案如圖3所示。

　 ● 變頻系統(tǒng)的諧波測量方法（如圖4所示）

　　使用FFT運(yùn)算功能將波形由時(shí)域轉(zhuǎn)換成頻域，測量各頻率成分提取疊加信號(hào)頻率的方法如下。

　　傅里葉級(jí)數(shù)：所有周期函數(shù)均可用三角函數(shù)的和來表述。

　　傅里葉積分：將周期設(shè)為無窮大，使其能適用于所有函數(shù)。

　　傅里葉變換：對(duì)波形的時(shí)間函數(shù)x(t)進(jìn)行傅里葉積分運(yùn)算后，即可得出頻率函數(shù)X(f)。