[发明专利]一种风力发电动态模拟实验系统

说明书

技术领域

本发明属于新能源研究技术领域，尤其涉及一种风力发电动态模拟实验系统。

背景技术

当前主流的风力发电系统包括：变速恒频直驱型永磁同步风力发电系统和变速恒频双馈感应(DFIG)风力发电系统，DFIG风力发电系统采用1／3部分功率电力电子接口，成本较低、体积较小，目前应用最为广泛；直驱型永磁风力发电系统采用全功率电力电子接口、无需变速箱、运行范围宽以及效率较高等优点，发展迅速，应用较广，是近海大型风电机组的发展趋势。

现有技术存在缺陷：如DFIG风力发电系统采效率略低且需要变速箱、维护成本高。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种风力发电动态模拟实验系统，旨在解决现有技术存在的DFIG风力发电系统效率低、维护成本高的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种风力发电动态模拟实验系统，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；

网络控制系统模块，内置LABVIEW软件，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。

进一步、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、Simens S7-226PLC、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。

进一步、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CPU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。

进一步、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，实现变浆的目的。

进一步、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；