應用背景

隨著全球能源需求的不斷增長，給氣候帶來了一系列挑戰。為減緩氣候變化、保護地球的生態系統，對清潔能源的需求日益迫切。

風力發電是一種利用風能來發電的技術。作為一種零排放的能源形式，風力發電受到了廣泛關注，并被認為是減少溫室氣體排放和實現可持續發展的重要手段之一。

許多國家和地區都出臺了相關政策和法規以推動風力發電行業的發展，為風力發電提供了市場保障和經濟激勵，促進了行業的增長。

發展趨勢

風力發電技術在不斷成熟和進步，可靠性和效率都得到了大幅提高。預計未來風力發電的裝機容量將繼續增長，尤其是在新興市場中的增速更加迅猛。

同時，海上風力發電以其穩定的風資源和巨大的發展潛力吸引著越來越多的投資和關注，預計未來將成為風力發電行業的重要增長領域。

此外，智能化和數字化技術的應用將為風力發電領域帶來巨大的變革和發展機遇。

風電機組變流器測試系統

變流器是將風力發電機組產生的交流電轉換為適合輸送到電網的直流電的關鍵部件。風電機組變流器測試系統是用于對風力發電機組中的變流器進行性能測試和驗證的設備。

風電機組變流器在環測試解決方案通常包括以下幾個方面：

輸電系統模擬

該系統可模擬電網條件，包括電壓、頻率和電網擾動等，有助于測試變流器在不同電網條件下的性能表現，并驗證其是否符合電網要求。

風機模擬和負載

通過模擬風力發電機組的動態特性以及風速和風向的變動，對變流器的響應和控制能力進行測試。同時，還可以模擬負載變化情況，以評估變流器在不同負載條件下的穩定性和效率。

控制系統測試

對變流器的控制系統進行驗證，包括對響應時間、穩定性、電網同步等方面的測試，有助于確保變流器能夠正常運行并與電網協調。

數據采集和分析

通過采集和分析測試過程中的數據，評估變流器的性能指標，并為后續的優化和故障診斷提供數據支持。

效率和功率因數測試

通過測量變流器的效率和功率因數，評估其電能轉換效率，檢查是否滿足性能要求和標準。

保護和安全測試

測試變流器的保護功能，包括過電壓保護、過電流保護、短路保護等，以確保變流器在故障情況下能夠安全運行。

風電機組變流器測試系統的設計和配置可能會因廠家和具體需求而有所不同。為了確保風電機組的可靠性和性能，充分測試和驗證變流器的性能是非常重要的。基于半實物仿真支持任意拓撲模型搭建且高度精確的特點，采用HIL半實物硬件在環進行風電機組變流器在環測試已逐漸成為主流趨勢。

EasyGo采用基于CPU+FPGA的HIL實時仿真器，可以幫助企業工程師進行如下儲能變流器半實物仿真研究和測試：

各類風電機組變流器拓撲結構應用的研究

風電變流器在不同負載與電網條件下的穩定性和可靠性工況測試

含風電系統的分布式能源入網電能質量測試

新型控制算法的性能驗證

下圖為常見的風電機組的常見拓撲圖。

EasyGo的解決方案 01 基于PXIBox的風電機組變流器實時仿真方案

基于PXIBox超強的CPU+FPGA計算精度，可將風力發電機組以及變流器等電力電子拓撲結構部分運行在FPGA上，利用豐富的IO接口可實現變流器控制對接閉環測試，實時仿真步長可做到1us。

因風輪葉片以及轉軸與傳動系統時間慣量常數比較大，則可實時運行在CPU上,實時仿真步長可做到50-100us。

02 測試內容

實時仿真平臺可以對風電機組變流器進行入網標準測試，如電網適應性測試、寬頻振蕩阻抗特性測試、高/低壓穿越測試、外部無功小擾動測試等；同時可以有效避免因控制器引起的“炸機”現象，為企業提供高效、安全的測試平臺。

電網適應性測試

根據《風力發電機組電網適應性測試規程》，對風力發電機組進行電網適應性測試，旨在確保風電機組能夠正常運行。測試內容主要包括電壓偏差適應性、頻率偏差適應性、三相電壓不平衡適應性、閃變適應性和諧波電壓適應性。

寬頻振蕩阻抗特性測試

根據《風電場阻抗特性評估技術規范》，利用電壓擾動注入法掃描阻抗。可考慮有功出力為10%、30%、40%、60%、80%、90%的運行工況，對風電機組阻抗進行掃描，并給出風電機組2.5Hz-1000Hz范圍內的正序阻抗和負序阻抗。若存在振蕩風險，應優化控制參數或改進控制策略實現阻抗重塑來抑制振蕩。

高/低電壓穿越測試

根據《風力發電機組故障電壓穿越能力測試規程》、《風電場接入電力系統技術規定》測試標準，需要對風電機組在瞬時電壓跌落/上升等工況下的反應能力進行測試，旨在確保風電機組在電網電壓波動時仍能穩定、安全運行。

外部無功小擾動測試

根據外部無功小擾動測試的要求，可以通過設置風電機組母線投切電容器，模擬不同無功注入風電機組，測試風電機組能否穩定運行。

審核編輯：湯梓紅