[发明专利]基于永磁风力发电机的能量转换动模实验台及试验方法

权利要求书

1.基于永磁风力发电机的能量转换动模实验台，其特征在于：该试验台主要包括测风塔、PC机、PLC控制柜、鼠笼异步电机、永磁同步发电机、并网开关柜及馈电柜；鼠笼异步电机与永磁同步发电机连接，鼠笼异步电机通过一个全功率变流器连接至一个并网开关柜，永磁同步发电机通过另一个全功率变流器连接至另一个并网开关柜，两个并网开关柜共同连接至馈电柜，馈电柜通过配电变压器连接至电网；测风塔连接PC机，PC机连接PLC控制柜，PLC控制柜连接至两个全功率变流器。

2.根据权利要求1所述的基于永磁风力发电机的能量转换动模实验台，其特征在于：每个全功率变流器上还各自连接有chopper，每一个并网开关柜与馈电柜之间还连接有波形示波仪、功率测试仪和电能质量分析仪。

3.根据权利要求1或2所述的基于永磁风力发电机的能量转换动模实验台，其特征在于：鼠笼异步电机和永磁同步发电机之间还设置有转速转矩测量单元。

4.根据权利要求3所述的基于永磁风力发电机的能量转换动模实验台，其特征在于：测风塔与PC机之间通过Profibus进行通信，P C机与PLC之间通过以太网协议进行通信，PLC控制柜与变频器之间通过CANopen通信，PLC控制柜与变流器之间的通信均为Profibus。

5.一种基于权利要求1所述的永磁风力发电机的能量转换动模实验台的试验方法，其特征在于：该方法实现两套发电系统，同时实现对应的发电模式的控制，一种是鼠笼异步电机作为拖动电机拖动永磁同步电机运行发电，永磁同步电机发出的电经过全功率变流器流入馈电柜；另一种是永磁同步电机作为拖动电机，鼠笼异步电机作为发电机发电，定子发出的电经过全功率变流器流入馈电柜，具体方法如下：

（1）利用测风塔测风，然后将实测数据通过Profibus传到PC机上，PC机对采集后的数据进行模数转换、归零检查、死区检查、限值检查、变化率检查、相关性检验、均值及标准差检验的处理，对不合理及缺陷数据进行插补和替代，最后将处理后的数据存储入所述数据库服务器的数据库中，测量模块从电网数据库中读取当前风电场出力，并以当前风电场出力为输入量，以历史数据为修正量进行预测，得出下个时间窗内风功率预测范围，同时对风电场的风能质量进行评估，预测范围和评估结果一方面存入风功率数据库，另一方面通过人机界面显示；

（2）当实验操作人员需要选择永磁同步电机发电时，在PC机操作界面中选择该方案，然后利用PC机根据实测风速或数据库中预置风速数据向PLC控制柜发出指令，PLC控制柜再分别永磁和异步机的全功率变流器发出相应的工作指令，变频器根据PC中实测或预置风的实时模拟数据去实时控制拖动异步电机的转速，从而改变永磁同步电机转速，同时转速转矩测量仪对异步电机与永磁电机的连接轴进行转速转矩测量，测量数据分别反馈到PC机，以对其转速进行实时控制，对发出电的电能质量进行实时检测，另外可以根据这些所测转速和永磁电机的定子发出的电的相序、电压、频率判断能否并网；

而当实验操作人员需要选择鼠笼异步电机发电时，利用PC机操作界面中选择该方案，然后通过PC机根据实测风速或数据库中预置风速数据向PLC控制柜发出指令，PLC控制柜再分别向永磁同步电机和鼠笼异步电机的全功率变流器中发出相应的工作指令，此时，永磁同步电机作为拖动电机，通过全功率变流器对其进行定子磁链定向的矢量控制，全功率变流器根据PC中实测或预置风的实时模拟数据去控制永磁同步电机的转速，从而改变异步电机的旋转速度，异步电机发出的电直接连接全功率变流器，永磁同步电机旋转的同时，转速转矩测量仪对异步电机与永磁电机的连接轴进行转速转矩测量，测量数据分别反馈到PC机，以对其转速进行实时控制，同时对全功率变流器之后的电能质量进行实时检测和分析，另外可以根据这些所测转速和永磁电机定子发出的电的相序、电压、频率判断能否并网。