[发明专利]一种风力发电模拟仿真平台

说明书

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，特别涉及一种风力发电模拟仿真平台。

背景技术

现有的永磁风力发电机模拟平台包括有：

电动机通过传动装置带动风力发电机，来模拟风力发电机系统；以及，

通过软件搭建风力发电系统的模型便实现风力发电系统的模拟。

现有模拟装置未考虑风剪塔影效应对风力机运行的影响，用真实的直驱型风力发电机模拟，体积较大，价格昂贵，对实验场所的要求比较高。

发明内容

本发明提供了一种风力发电模拟仿真平台。

本发明的技术方案是，一种风力发电模拟仿真平台，包括背靠背变流器单元、控制单元、滤波单元、负载单元和信息采集单元，

背靠背变流器单元包括网侧整流器单元和负载侧逆变器单元，

控制单元由整流控制单元和虚拟风力发电控制单元组成，

信息采集单元连接仿真平台的电网输入端、仿真平台的负载输出端和网侧整流器单元与负载侧逆变器单元的连接端。

进一步的，虚拟风力发电控制单元包括虚拟风力发电系统控制器，

所述虚拟风力发电系统控制器中的计算模块包括输出含风力机、传动装置以及风力发电机数学模型模块，

虚拟风力发电系统控制器中的处理器通过计算控制负载侧逆变器单元的输出脉冲，来模拟风力发电机的输出，输出的电能经过滤波单元滤波，给负载单元供应所需电能。

所述虚拟风力发电系统控制器中的计算模块还包括虚拟同步模型，该模型用于模拟风力发电机的转动惯性。

所述风力发电模拟仿真平台用于模拟永磁直驱型风力发电机的风力发电。

本发明的风力发电模拟仿真平台，无需真实的风力机、传统系统以及直驱型风力发电机；其硬件结构是由滤波装置、背靠背变流器、电路开关、信号采集装置以及相关的控制设备构成；将真实的风力机系统、传动装置系统和风力发电机通过其数学模型虚拟化，并将风力机受风影响而产生的风剪塔影效应考虑在内，使模拟更具真实性。

本发明的永磁直驱型风力发电机模拟平台，其具有较好的经济性和仿真研究的灵活性，能够在占地面积较小的情况下，实现对风力发电系统相关控制策略的模拟研究。

附图说明

图1是本发明的仿真平台的组成示意图。

图2是本发明中虚拟风力发电控制器组成示意图。

1——背靠背变流器单元，11——网侧整流器单元，12——负载侧逆变器单元，

2——控制单元，21——整流控制单元，22——虚拟风力发电控制单元，

3——滤波单元，4——负载单元，5——信息采集单元，

221——风力机的数学模型，222——传动装置数学模型，223——风力发电机数学模型。

具体实施方式

本发明风力发电系统原理示意图如图1所示，其主体结构由背靠背变流器单元1，控制单元2，以及滤波单元3和负载单元4以及信息采集单元5构成。背靠背变流器单元1包括网侧整流器11和负载侧逆变器12，控制单元2由整流控制单元21和虚拟风力发电控制单元22组成。

本发明工作原理为：以IGBT为开关器件网侧整流流器11由整流控制单元21控制，将电网输入的三相正弦电整流成直流电，充当负载侧逆变器12的直流电压源；风速信息传入虚拟风力发电控制单元22，经过虚拟风力发电控制单元22中的虚拟风力发电系统控制器，输出含风力机、传动装置以及风力发电机数学模型处理后信号来控制负载侧逆变器12出发脉冲，来模拟风力发电机的输出，输出的电能经过滤波单元3滤波，给负载单元4供应所需电能。

虚拟风力发电控制器如图2所示，其由含风剪塔影效应的风力机数学模型221、传动装置数学模型222以及永磁直驱型风力发电机的数学模型223构成。当采集的风速信号输入虚拟风力发电系统22后，虚拟风力发电系统将风速信号通过风力机的数学模型221计算得出含风剪塔影效应的风力机的机械转矩转速，再经过传动装置数学模型222输出带动风力发电机的机械转矩和转速，最后经过风力发电机数学模型223的计算得出逆变器的相关触发信号参考值。