[发明专利]一种基于双馈发电机的风力发电模拟系统

说明书

技术领域

本发明属于风力发电实验模拟系统领域，涉及一种风力发电模拟系统，尤其是一种基于双馈发电机的风力发电模拟系统。

背景技术

随着能源与环境的压力增加，清洁可再生的新能源近年来受到普遍重视。在各类绿色能源中，风能是前景潜力巨大的可再生能源之一，风力发电从生产到回收处理的整个过程都不产生任何污染，又可以减少燃料带来的环境污染，从而起到保护地球生态环境的作用，是真正的绿色能源。

在实际风力发电中，当风力发电机与电网并联运行时，要求风电的频率与电网保持一致，即频率保持恒定，过去采用的恒速恒频发电方式，发电机转速不能变，迫使风力机在不同风力下维持一个转速，当风速变化时风力机偏离其与最大风能相对应的最佳速度，导致风力资源浪费，发电效率下降，而且机组机械应力和磨损增大，原动机受损，也使发电质量下降，这些诸多缺点都直接影响了风力发电在实际生产中的推广应用。为了克服这些现有技术中的缺点，研究一种新型的风力发电系统是必须的。但是在风力发电技术的研究阶段，直接在风场采用实际风力发电机进行试验，显然是不现实也是不经济的，因此首先设计一种用于风力发电机系统实验的模拟装置是研究人员迫切需要的。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点并填补风力发电模拟系统的空白，提供一种基于双馈发电机的风力发电模拟系统，该系统采用电动机模拟风力机的风轮转矩进行模拟试验，双馈发电机实现变速恒频控制，可实现有功功率、无功功率的灵活控制，对电网起到无功补偿的作用。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种基于双馈发电机的风力发电模拟系统，包括电网、变频器和电动机，另外还包括有双馈风力发电机和四象限整流逆变电路。变频器的输入端连接到电网上，变频器的输出端与电动机的输入端连接，电动机的输出轴与双馈风力发电机的转子连接，所述双馈风力发电机的定子连接到电网上，双馈风力发电机的转子还通过四象限整流逆变电路与电网连接，所述变频器和四象限整流逆变电路还连接有一控制模块。

上述控制模块包括微处理器以及分别与微处理器连接的控制台和信号采集模块，所述微处理器还分别通过第一驱动电路和第二驱动电路与变频器和四象限整流逆变电路连接；所述信号采集模块采集双馈风力发电机的状态数据并传送给微处理器，微处理器将信号采集模块的数据进行处理，显示于控制台上，控制台向第一驱动电路和第二驱动电路分别发出信号，驱动变频器和四象限整流逆变电路工作。

上述信号采集模块采集双馈风力发电机的状态数据包括定子电流、定子电压、转子电流、转子电压和电机转速。

进一步的，在以上所述控制台上设定控制参数，所述控制参数是根据信号采集模块采集到双馈风力发电机的状态数据来设定，控制参数包括发电机转子励磁电流的频率、相位和幅值，发电机定子电流以及电动机的电压、电流和转速。

上述微处理器是可编程控制器PLC、PCC或者单片机。

进一步，上述微处理器采用西门子S7-300可编程控制器。

本发明具有以下有益效果：

本发明的模拟系统采用电动机带动双馈风力发电机，由变频器控制电动机模拟风力叶轮在不同风速下的变转速状态，从而达到对双馈风力发电机的变转速输入的目的，另外双馈风力发电机定子和电网直接相连接，转子和四象限整流逆变电路相连接，通过四象限整流逆变电路的功率仅仅是转差功率，可实现有功功率、无功功率的灵活控制，对电网而言可起到无功补偿的作用，可以优化系统内电网质量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的控制模块6的连接结构示意图。

其中：1为电网；2为变频器；3为电动机；4为双馈风力发电机；5为四象限整流逆变电路；6为控制模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，该风力发电模拟系统，包括电网1、变频器2、电动机3和双馈风力发电机4。变频器2的输入端连接到电网1上，变频器2的输出端与电动机3的输入端连接，采用电动机3模拟风力机的风轮转矩，双馈风力发电机4接于电动机3后面，即将电动机3的输出轴与双馈风力发电机4的转子连接，双馈风力发电机4的定子连接到电网1上，双馈风力发电机4的转子还通过四象限整流逆变电路5与电网1连接，变频器2和四象限整流逆变电路5还连接有一控制模块6。