抽水蓄能機組變頻啟動負載模擬系統的製作方法
2023-10-18 05:15:09 1
抽水蓄能機組變頻啟動負載模擬系統的製作方法
【專利摘要】本發明公布了一種以控制器、四象限變頻器和異步電動機為核心設備，輸出抽水蓄能機組發電電動機變頻啟動負載阻力矩-轉速函數關係的負載模擬系統。四象限變頻器在模擬抽水蓄能機組發電電動機變頻啟動負載時，採用轉矩控制，而在機組進行變頻啟動過程的起始階段，實現負載模擬系統的零速—轉矩輸出功能。在機組啟動、升速和併網過程中，SFC(靜止變頻器)調速，四象限變頻器根據負載阻力矩-轉速函數關係輸出轉矩，實現抽水蓄能機組發電電動機變頻啟動負載的模擬。
【專利說明】抽水蓄能機組變頻啟動負載模擬系統
【技術領域】
:
[0001 ] 本發明涉及一種抽水蓄能機組變頻啟動負載模擬系統。
【背景技術】
:
[0002]隨著水電事業的蓬勃發展，抽水蓄能機組不斷地湧現，與常規水輪發電機相比較，抽水蓄能機組的運行工況要複雜的多。這是由於機組不僅要運行於發電工況，而且還要運行於抽水工況。其中，在由發電工況轉換為抽水工況的情況下要經過一個過渡階段，即啟動過程。變頻啟動是大型抽水蓄能機組最經常採用的方法，同時也是保證機組是否能夠可靠啟動的關鍵技術之一。採用SFC(靜止變頻器)裝置進行變頻啟動的過程非常複雜。在抽水蓄能機組的開發中，對變頻啟動技術進行物理仿真和實驗驗證是非常重要的，而負載模擬是抽水蓄能機組變頻啟動物理仿真系統的難點。據資料了解，到目前為止國內外尚沒有對大型抽水蓄能機組變頻啟動負載模擬系統的相關報導。抽水蓄能機組變頻啟動負載模擬系統的實現彌補了國內外抽水蓄能機組變頻啟動負載模擬系統的空白。對抽水蓄能機組的研發具有一定的指導作用。
【發明內容】
:
[0003]本發明的目的是提供一種通過採用先進的控制器和四象限變頻器轉矩控制輸出驅動異步電動機技術實現抽水蓄能機組變頻啟動負載模擬系統，本發明是通過以下技術方案實現的:本發明的技術方案為一種抽水蓄能機組變頻啟動負載模擬系統，T5610型上位計算機、Y355L2_12/V3型異步電動機、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明的核心設備，T5610型上位計算機(I)的工業乙太網口通過網線與SM0T10N D435控制器⑵的PR0FINET (工業乙太網技術的自動化總線標準)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)接口通過網線連接到SINAMICS S120四象限變頻器(3)的工業乙太網口 ；SINAMICSS120四象限變頻器(3)輸出端子通過三條相同的電纜線(4)與Y355L2_12/V3異步電動機
(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機軸(6)的軸頭上；RSH58型增量式光電編碼器(7)推輓輸出6條相同的信號線(8)與SINAMICS S120四象限變頻器(3)數字量輸入端子相連，實現抽水蓄能機組變頻啟動過程中轉速的測量。
[0004]本發明中負載模擬系統，通過上位計算機將抽水蓄能機組發電電動機變頻啟動負載阻力矩與轉速的關係數組通過工業乙太網總線傳輸給控制器SM0T10N D435，控制器SIMOTI ON D435解析後，通過DRIVE-CLIQ總線(底層通信總線)傳輸給SINAMICS S120四象限變頻器，本發明在進行負載模擬時，在機組進行變頻啟動過程的起始階段，即發電電動機開始轉動之前，當SFC(靜止變頻器)裝置所輸出的驅動轉矩未達到機組啟動轉矩之前，負載模擬系統通過採取轉矩控制模式實時輸出與SFC(靜止變頻器)裝置輸出的驅動轉矩相平衡的負載轉矩，以使機組處於靜止狀態，即實現負載模擬系統的零速一轉矩輸出功能，本發明中四象限變頻器SINAMICS S120通過光電編碼器測量轉速，根據負載阻力矩-轉速函數關係輸出轉矩，實現抽水蓄能機組發電電動機變頻啟動負載的模擬。
[0005]本發明的上位機測控軟體是基於圖形化編程軟體實驗室虛擬儀器工程工作檯(LabVIEff)中的SCOUT多功能系統控制軟體平臺編制的，開發時間短、模塊化、可移植性和界面友好的特點。
[0006]本發明成果是可以驗證SFC(靜止變頻器)裝置最優控制策略的優越性。本發明成果計算抽水蓄能機組變頻啟動過程中發電電動機從啟動到併網過程中SFC(靜止變頻器)裝置的工作時間。
[0007]圖1是本發明負載模擬系統裝置結構示意圖
[0008]圖2是本發明原理結構圖
【具體實施方式】
:
[0009]如圖1所示一種抽水蓄能機組變頻啟動負載模擬系統由T5610型上位計算機、Y355L2_12/V3型異步電動機、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明的核心設備，T5610型上位計算機I的工業乙太網口通過網線與SMOT1N D435控制器2的PR0FINET (工業乙太網技術的自動化總線標準)接口連接；SM0T10N D435控制器2的輸出接口通過網線連接到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輸出端子通過三條相同的電纜線4與Y355L2_12/V3異步電動機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機軸6的軸頭上；RSH58型增量式光電編碼器7推輓輸出6條相同的信號線8與SINAMICS S120四象限變頻器3數字量輸入端子相連，實現抽水蓄能機組變頻啟動過程中轉速的測量。
[0010]T5610 型上位計算機:T5610，Y355L2_12/V3 型異步電動機型號:Y355L2_12/V3，SINAMICS S120型四象限變頻器型號！SINAMICS S120，SIMOTI ON D435型控制器型號:SIMOTI ON D435，RSH58型增量式光電編碼器型號:RSH58。
[0011]如圖2所示一種抽水蓄能機組變頻啟動負載模擬系統，通過上位計算機將抽水蓄能機組發電電動機變頻啟動負載阻力矩與轉速的關係數組通過工業乙太網總線傳輸給控制器SM0T10N D435，控制器SM0T10N D435解析後，通過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在模擬抽水蓄能機組發電電動機變頻啟動負載時，採用轉矩控制，而在機組進行變頻啟動過程的起始階段，當SFC (靜止變頻器)裝置所輸出的驅動轉矩未達到機組啟動轉矩之前，負載模擬系統通過採取轉矩控制模式實時輸出與SFC (靜止變頻器)裝置輸出的驅動轉矩相平衡的負載轉矩，以使機組處於靜止狀態，即實現負載模擬系統的零速一轉矩輸出功能，SINAMICS S120四象限變頻器的參數通過SM0T10N D435控制器傳輸到上位計算機。
[0012]本發明中機組啟動、升速和併網過程，SFC(靜止變頻器)調速，四象限變頻器SINAMICS S120通過光電編碼器測量轉速，根據負載阻力矩-轉速函數關係輸出轉矩，實現抽水蓄能機組發電電動機變頻啟動負載的模擬。
[0013]本發明的上位機測控軟體是基於圖形化編程軟體實驗室虛擬儀器工程工作檯(LabVIEff)中的SCOUT多功能系統控制軟體平臺編制的，開發時間短、模塊化、可移植性和界面友好的特點。
[0014]本發明成果是可以驗證SFC(靜止變頻器)裝置最優控制策略的優越性。本發明成果計算抽水蓄能機組變頻啟動過程中發電電動機從啟動到併網過程中SFC(靜止變頻器)裝置的工作時間。據資料了解，到目前為止國內外尚沒有對大型抽水蓄能機組變頻啟動負載模擬系統的相關報導。抽水蓄能機組變頻啟動負載模擬系統的實現彌補了國內外抽水蓄能機組變頻啟動負載模擬系統的空白。對抽水蓄能機組的研發具有一定的指導作用。
【權利要求】
1.一種抽水蓄能機組變頻啟動負載模擬系統，其特徵是: T5610型上位計算機、Y355L2_12/V3型異步電動機、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明的核心設備，T5610型上位計算機(1)的工業乙太網口通過網線與SMOT1N D435控制器(2)的工業乙太網技術的自動化總線標準PROFINET接口連接；SMOT1N D435控制器⑵的輸出接口底層通信總線DRIVE-CLIQ總線接口通過網線連接到SINAMICS S120四象限變頻器(3)的工業乙太網口 ；SINAMICS S120四象限變頻器(3)輸出端子通過三條相同的電纜線(4)與Y355L2_12/V3異步電動機(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機軸出)的軸頭上；RSH58型增量式光電編碼器(7)推輓輸出六條相同的信號線(8)與SINAMICS S120四象限變頻器(3)數字量輸入端子相連，實現抽水蓄能機組變頻啟動過程中轉速的測量。
2.根據權利要求1所述的一種抽水蓄能機組變頻啟動負載模擬系統，其特徵是:T5610型上位計算機:T5610，Y355L2_12/V3型異步電動機型號:Y355L2_12/V3，SINAMICS S120型四象限變頻器型號:SINAMICS S120，SIMOT1N D435 型控制器型號:SM0T10N D435，RSH58型增量式光電編碼器型號:RSH58。
【文檔編號】H02P1/30GK104506087SQ201510016655
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月13日 優先權日:2015年1月13日
【發明者】胡麗傑, 孫玉田, 梁彬, 王洪泉, 韓波, 畢純輝, 高尚 申請人:哈爾濱電機廠有限責任公司