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本文設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)室雙饋風(fēng)力發(fā)電模擬系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置主要由石家莊風(fēng)機(jī)廠模擬系統(tǒng)控制器、原動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)三大部分組成，
(1)模擬系統(tǒng)控制器：模擬系統(tǒng)控制器由運(yùn)算速度較快的TMS320F2812DSP控制芯片擔(dān)任，其主要負(fù)責(zé)分風(fēng)速信息的采集或發(fā)生，機(jī)組轉(zhuǎn)速信息的采樣計(jì)算，石家莊風(fēng)機(jī)廠動(dòng)態(tài)輸出轉(zhuǎn)矩的實(shí)時(shí)計(jì)算。它是動(dòng)態(tài)石家莊風(fēng)機(jī)廠模擬程序的核心處理芯片，輸出包含了石家莊風(fēng)機(jī)廠大慣量補(bǔ)償特性且包含風(fēng)剪、塔影效應(yīng)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)諧波轉(zhuǎn)矩，使得石家莊風(fēng)機(jī)廠模擬器與實(shí)際石家莊風(fēng)機(jī)廠具有相同的轉(zhuǎn)矩輸出特性。
(2)(2)原動(dòng)機(jī)：原動(dòng)機(jī)部分主要由三部分組成，一臺(tái)2對(duì)極，額定轉(zhuǎn)速為l 500 r／rain，額定功率為l 5 kw的籠型異步電動(dòng)機(jī)；一塊與變頻器模擬信號(hào)給定相連的接口電路，其主要完成模擬系統(tǒng)控制器脈沖輸出轉(zhuǎn)矩信號(hào)的整形濾波與相關(guān)計(jì)算。一臺(tái)愛默生(Emerson)公司變頻器TD3000，按照轉(zhuǎn)速給定進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制。原動(dòng)機(jī)實(shí)為一個(gè)轉(zhuǎn)矩控制的伺服系統(tǒng)，使得石家莊風(fēng)機(jī)廠模擬器輸出轉(zhuǎn)矩具有實(shí)際驅(qū)動(dòng)意義。原動(dòng)機(jī)直接采用矢量變頻器進(jìn)行控制，主要是為了節(jié)約時(shí)間、突出重點(diǎn)，完成石家莊風(fēng)機(jī)廠動(dòng)態(tài)模擬研究課題的主要任務(wù)。(3)發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)系統(tǒng)包括一臺(tái)繞線式雙饋發(fā)電機(jī)、雙TMS320F2407DSP控制器控制的背靠背整流器。前面已經(jīng)對(duì)發(fā)電機(jī)機(jī)器控制理論作了全面闡述，7．2節(jié)將對(duì)雙饋發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)軟硬件實(shí)現(xiàn)作以詳細(xì)論述。
(3)1動(dòng)態(tài)石家莊風(fēng)機(jī)廠模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)由前所述，動(dòng)態(tài)石家莊風(fēng)機(jī)廠模擬系統(tǒng)主要由上位機(jī)與變頻器控制的三相異步電機(jī)構(gòu)成。上位機(jī)作為動(dòng)態(tài)石家莊風(fēng)機(jī)廠模擬系統(tǒng)的控制器，其采集風(fēng)速信號(hào)(亦可以產(chǎn)生風(fēng)速)，從光電編碼盤獲得電機(jī)轉(zhuǎn)速與位置信息，經(jīng)過相應(yīng)的石家莊風(fēng)機(jī)廠模擬器程序運(yùn)算將電磁轉(zhuǎn)矩指令輸給矢量變頻器TD3000，變頻器通過控制輸出定子電壓控制異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，使得異步電動(dòng)機(jī)能夠?yàn)榘l(fā)電機(jī)提供類似于實(shí)際石家莊風(fēng)機(jī)廠特性的機(jī)械轉(zhuǎn)矩。由前述的分析可知，模擬石家莊風(fēng)機(jī)廠系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求是能快速夠響應(yīng)上位機(jī)的風(fēng)速命令，體現(xiàn)出不同風(fēng)速下石家莊風(fēng)機(jī)廠的機(jī)械特性。
(4)也就說：異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速要依據(jù)石家莊風(fēng)機(jī)廠的機(jī)械特性，隨風(fēng)速和轉(zhuǎn)矩的變化而變化。近年來，微處理器得到了越來越廣泛的應(yīng)用，其價(jià)格也不斷下降。尤其是DSP芯片，更以其優(yōu)越的運(yùn)算速度和精度被越來越多的研究人員用于控制各類電機(jī)及其數(shù)字信號(hào)運(yùn)算；它不僅能方便地實(shí)現(xiàn)控制電路，并且能完成各種復(fù)雜的、高性能的控制策略。TMS320F2812DSP芯片是Texas Instruments公司生產(chǎn)的32位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器TMS320C28x家族的一員，它采用先進(jìn)的改進(jìn)型哈佛結(jié)構(gòu)，其程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器具有各自的總線結(jié)構(gòu)，從而使其處理能力達(dá)到了最強(qiáng)，它的指令執(zhí)行速度為150MIPS，能實(shí)時(shí)執(zhí)行復(fù)雜控制算法。同時(shí)，TMS320F2812的CPU支持C／C++編程。由第二章的動(dòng)態(tài)石家莊風(fēng)機(jī)廠建?？梢钥闯?，石家莊風(fēng)機(jī)廠動(dòng)態(tài)模擬控制算法復(fù)雜、運(yùn)算量大，故我們選擇TMS320F281 2DSP處理芯片，以期準(zhǔn)確、高效地完成動(dòng)態(tài)石家莊風(fēng)機(jī)廠模擬算法。．
(5)風(fēng)速給定電路設(shè)計(jì)為了石家莊風(fēng)機(jī)廠模擬器程序驗(yàn)證簡(jiǎn)單起見，本文采用電位器模擬給定方式來獲得風(fēng)速信息。左半部分是電源部分設(shè)計(jì)，利用調(diào)理板上+5V電源信號(hào)，經(jīng)過線性穩(wěn)壓芯片LDl 11 7S30，為模擬電位器提供+3V電源，風(fēng)速信號(hào)則為正比于0～3V的電壓信號(hào)直接送入DSP采樣口A1 3。