[发明专利]一种风力发电动态模拟实验系统

权利要求书

1.一种风力发电动态模拟实验系统，其特征在于，所述风力发电动态模拟实验系统包括：网络控制系统模块、PLC主控系统模块、偏航变浆系统模块、风力机系统模拟模块、变流系统模块、检测系统模块、安全保护系统模块、触摸屏模块；

网络控制系统模块，用于实现人机交互、风机控制、参数设置、查阅信息；

PLC主控系统模块，与网络控制系统模块、偏航变浆系统模块、风力机模拟系统模块、变流系统模块、检测系统模块、安全保护系统模块、触摸屏模块连接，用于接收系统模块的信息并控制系统模块的工作，有数据采集与统计，风机正常工作逻辑控制、故障诊断及保护；

偏航变桨系统模块，与所述PLC主控系统模块连接，接收所述PLC主控系统模块的控制信号，用于偏航控制、桨距调节、桨角采集、异常保护；

风力机模拟系统模块，与所述PLC主控系统模块连接，接收所述PLC主控系统模块的控制信号，用于风速调节和转速控制；

变流系统模块，与所述PLC主控系统模块连接，接收所述PLC主控系统模块的控制信号，用于电力变换、功率控制、转矩控制、功率因数调节；

检测系统模块，与所述PLC主控系统模块连接，接收所述PLC主控系统模块的控制信号，用于数字量采集和模拟量采集，检测风速、风向、电机转速、电机转矩信号以及变流器直流母线的电压、电流，变流器所有与网侧相连的三相电压和三相电流；

安全保护系统模块，与所述PLC主控系统模块连接，接收所述PLC主控系统模块的控制信号，用于实现机组的强风保护、参数越限保护、电压电流保护、启动与关机保护，紧急停机保护；

触摸屏模块，与所述PLC主控系统模块连接，接收所述PLC主控系统模块的控制信号，用于用户手动输入命令与信息实时显示。

2.如权利要求1所述的风力发电动态模拟实验系统，其特征在于，所述偏航变桨系统模块还包括：风轮模拟系统、变桨闭环控制、PLC、偏航闭环控制；

风轮模拟系统，与变桨闭环控制、PLC、偏航闭环控制连接，用于使用电风扇转动吹风来模拟实际风场风速和模拟实际桨叶的偏航和变浆运动；

PLC，与所述风轮模拟系统连接，接收所述风轮模拟系统连接的模拟信号，用于进行闭环控制运算和定位；

变浆闭环控制，与所述风轮模拟系统连接，接收所述风轮模拟系统连接的模拟信号，用于根据测得的风速计算出当前的最佳浆距角β^*，与实际浆距角β进行比较，实现变浆的目的；

偏航闭环控制，与所述风轮模拟系统连接，接收所述风轮模拟系统连接的模拟信号，向所述风轮模拟系统发送信号，用于根据测得的风向计算出应跟踪的方位角α^*，与实际电动转台的方位角α进行比较，实现偏航的目的。

3.如权利要求2所述的风力发电动态模拟实验系统，其特征在于，所述PLC，还包括：

用于与主控制器S7-317PLC进行通信的RS485通信接口、用于进行闭环控制算法计算的中央处理器模块；

用于进行变浆闭环控制的1号定位模块；

用于进行偏航闭环控制的2号定位模块。

4.如权利要求2所述的风力发电动态模拟实验系统，其特征在于，所述变浆闭环控制具体操作为：

第一步、根据测得的风速计算出当前的最佳浆距角β^*，与实际的位置信号1，即实际浆距角β进行比较；

第二步、进行闭环控制后经1号定位模块发出脉冲信号；

第三步、经1号V80驱动器驱动伺服电机1带动桨叶作水平圆周运动，实现变桨的目的。

5.如权利要求2所述的风力发电动态模拟实验系统，其特征在于，所述偏航闭环控制具体操作为：

第一步、根据测得的风向计算出应跟踪的方位角α^*，与实际的位置信号2，即实际电动转台的方位角α进行比较；

第二步、进行闭环控制后经2号定位模块发出脉冲信号；

第三步、经2号V80驱动器驱动伺服电机2带动电动转台作水平圆周运动，实现偏航的目的。

6.如权利要求1所述的风力发电动态模拟实验系统，其特征在于，所述变流系统模块还包括：电子开关柔性负载、DSP处理器、FPGA模块、光耦隔离驱动电路，主电路；

电子开关柔性负载，可以是对称的、不对称的、线性、非线性的感性、容性负载；

DSP处理器，用于提供电流传感器检测负载的三相电流i_a、i_b和i_c，电压传感器检测三相电压e_a、e_b和e_c，经过锁相环得到电网电压同步信号，经过同步旋转矢量电流PI控制算法的计算可以得到调制度m；

FPGA模块，与光耦隔离驱动电路连接，传递PWM触发信号给光耦隔离驱动电路，通过SPI总线接收DSP处理器计算最终的结果m、锁相环相位角θ和锁相频率f_net，采用空间矢量脉宽调制SVPWM算法形成6路带有死区的PWM触发信号；

光耦隔离驱动电路，与所述FPGA模块连接，接收传递PWM触发信号，用于将所述FPGA模块输出的PWM信号经过放大，隔离，形成具有真正驱动能力的驱动信号去驱动逆变器主电路的各个功率开关管工作；

主电路，与所述光耦隔离驱动电路连接，接收光耦隔离驱动电路驱动信号，由直流稳压电源给6个功率开关管供电。