抽水蓄能機組變頻啟動負(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機為核心設(shè)備，輸出抽水蓄能機組發(fā)電電動機變頻啟動負(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組發(fā)電電動機變頻啟動負(fù)載時，采用轉(zhuǎn)矩控制，而在機組進行變頻啟動過程的起始階段，實現(xiàn)負(fù)載模擬系統(tǒng)的零速—轉(zhuǎn)矩輸出功能。在機組啟動、升速和并網(wǎng)過程中，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，實現(xiàn)抽水蓄能機組發(fā)電電動機變頻啟動負(fù)載的模擬。
【專利說明】抽水蓄能機組變頻啟動負(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組變頻啟動負(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，抽水蓄能機組不斷地涌現(xiàn)，與常規(guī)水輪發(fā)電機相比較，抽水蓄能機組的運行工況要復(fù)雜的多。這是由于機組不僅要運行于發(fā)電工況，而且還要運行于抽水工況。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(jīng)常采用的方法，同時也是保證機組是否能夠可靠啟動的關(guān)鍵技術(shù)之一。采用SFC(靜止變頻器)裝置進行變頻啟動的過程非常復(fù)雜。在抽水蓄能機組的開發(fā)中，對變頻啟動技術(shù)進行物理仿真和實驗驗證是非常重要的，而負(fù)載模擬是抽水蓄能機組變頻啟動物理仿真系統(tǒng)的難點。據(jù)資料了解，到目前為止國內(nèi)外尚沒有對大型抽水蓄能機組變頻啟動負(fù)載模擬系統(tǒng)的相關(guān)報道。抽水蓄能機組變頻啟動負(fù)載模擬系統(tǒng)的實現(xiàn)彌補了國內(nèi)外抽水蓄能機組變頻啟動負(fù)載模擬系統(tǒng)的空白。對抽水蓄能機組的研發(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采用先進的控制器和四象限變頻器轉(zhuǎn)矩控制輸出驅(qū)動異步電動機技術(shù)實現(xiàn)抽水蓄能機組變頻啟動負(fù)載模擬系統(tǒng)，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:本發(fā)明的技術(shù)方案為一種抽水蓄能機組變頻啟動負(fù)載模擬系統(tǒng)，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(fā)明的核心設(shè)備，T5610型上位計算機(I)的工業(yè)以太網(wǎng)口通過網(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)推挽輸出6條相同的信號線(8)與SINAMICS S120四象限變頻器(3)數(shù)字量輸入端子相連，實現(xiàn)抽水蓄能機組變頻啟動過程中轉(zhuǎn)速的測量。
[0004]本發(fā)明中負(fù)載模擬系統(tǒng)，通過上位計算機將抽水蓄能機組發(fā)電電動機變頻啟動負(fù)載阻力矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系數(shù)組通過工業(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)明在進行負(fù)載模擬時，在機組進行變頻啟動過程的起始階段，即發(fā)電電動機開始轉(zhuǎn)動之前，當(dāng)SFC(靜止變頻器)裝置所輸出的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩未達(dá)到機組啟動轉(zhuǎn)矩之前，負(fù)載模擬系統(tǒng)通過采取轉(zhuǎn)矩控制模式實時輸出與SFC(靜止變頻器)裝置輸出的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩相平衡的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，以使機組處于靜止?fàn)顟B(tài)，即實現(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通過光電編碼器測量轉(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，實現(xiàn)抽水蓄能機組發(fā)電電動機變頻啟動負(fù)載的模擬。
[0005]本發(fā)明的上位機測控軟件是基于圖形化編程軟件實驗室虛擬儀器工程工作臺(LabVIEff)中的SCOUT多功能系統(tǒng)控制軟件平臺編制的，開發(fā)時間短、模塊化、可移植性和界面友好的特點。
[0006]本發(fā)明成果是可以驗證SFC(靜止變頻器)裝置最優(yōu)控制策略的優(yōu)越性。本發(fā)明成果計算抽水蓄能機組變頻啟動過程中發(fā)電電動機從啟動到并網(wǎng)過程中SFC(靜止變頻器)裝置的工作時間。
[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

【具體實施方式】
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[0009]如圖1所示一種抽水蓄能機組變頻啟動負(fù)載模擬系統(tǒng)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(fā)明的核心設(shè)備，T5610型上位計算機I的工業(yè)以太網(wǎng)口通過網(wǎng)線與SMOT1N D435控制器2的PR0FINET (工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動化總線標(biāo)準(zhǔn))接口連接；SM0T10N D435控制器2的輸出接口通過網(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推挽輸出6條相同的信號線8與SINAMICS S120四象限變頻器3數(shù)字量輸入端子相連，實現(xiàn)抽水蓄能機組變頻啟動過程中轉(zhuǎn)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(fù)載模擬系統(tǒng)，通過上位計算機將抽水蓄能機組發(fā)電電動機變頻啟動負(fù)載阻力矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系數(shù)組通過工業(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(fā)電電動機變頻啟動負(fù)載時，采用轉(zhuǎn)矩控制，而在機組進行變頻啟動過程的起始階段，當(dāng)SFC (靜止變頻器)裝置所輸出的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩未達(dá)到機組啟動轉(zhuǎn)矩之前，負(fù)載模擬系統(tǒng)通過采取轉(zhuǎn)矩控制模式實時輸出與SFC (靜止變頻器)裝置輸出的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩相平衡的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，以使機組處于靜止?fàn)顟B(tài)，即實現(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SM0T10N D435控制器傳輸?shù)缴衔挥嬎銠C。
[0012]本發(fā)明中機組啟動、升速和并網(wǎng)過程，SFC(靜止變頻器)調(diào)速，四象限變頻器SINAMICS S120通過光電編碼器測量轉(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，實現(xiàn)抽水蓄能機組發(fā)電電動機變頻啟動負(fù)載的模擬。
[0013]本發(fā)明的上位機測控軟件是基于圖形化編程軟件實驗室虛擬儀器工程工作臺(LabVIEff)中的SCOUT多功能系統(tǒng)控制軟件平臺編制的，開發(fā)時間短、模塊化、可移植性和界面友好的特點。
[0014]本發(fā)明成果是可以驗證SFC(靜止變頻器)裝置最優(yōu)控制策略的優(yōu)越性。本發(fā)明成果計算抽水蓄能機組變頻啟動過程中發(fā)電電動機從啟動到并網(wǎng)過程中SFC(靜止變頻器)裝置的工作時間。據(jù)資料了解，到目前為止國內(nèi)外尚沒有對大型抽水蓄能機組變頻啟動負(fù)載模擬系統(tǒng)的相關(guān)報道。抽水蓄能機組變頻啟動負(fù)載模擬系統(tǒng)的實現(xiàn)彌補了國內(nèi)外抽水蓄能機組變頻啟動負(fù)載模擬系統(tǒng)的空白。對抽水蓄能機組的研發(fā)具有一定的指導(dǎo)作用。
【權(quán)利要求】
1.一種抽水蓄能機組變頻啟動負(fù)載模擬系統(tǒng)，其特征是: 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(fā)明的核心設(shè)備，T5610型上位計算機(1)的工業(yè)以太網(wǎng)口通過網(wǎng)線與SMOT1N D435控制器(2)的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動化總線標(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)推挽輸出六條相同的信號線(8)與SINAMICS S120四象限變頻器(3)數(shù)字量輸入端子相連，實現(xiàn)抽水蓄能機組變頻啟動過程中轉(zhuǎn)速的測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抽水蓄能機組變頻啟動負(fù)載模擬系統(tǒng)，其特征是: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(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 申請人:哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司