[发明专利]一种具有风剪切和塔影效应的真实风况风力发电模拟装置

权利要求书

1.一种具有风剪切和塔影效应的真实风况风力发电模拟装置，其特征在于：所述装置包括模拟器控制系统和机电随动系统，所述模拟器控制系统包括软件系统和硬件系统，所述硬件系统包括工控机和数据采集卡，所述软件系统包括风速生成模型、风机尖速比估计模型、风机桨距角控制模型、风能利用系数模型、风剪切及塔影效应补偿模型、风力发电机传动链模型和感应发电机模型，所述机电随动系统包括可编程控制器、直流母线电源模块、变频驱动单元、变频发电单元、驱动电机、负载电机、转速转矩仪和试验台架，所述直流母线电源模块与所述变频驱动单元、所述变频发电单元通过直流母线连接，实现直流能量共享；所述变频驱动单元与所述驱动电机连接，所述变频发电单元与所述负载电机连接，所述可编程控制器通过工业以太网分别与所述变频驱动单元、所述变频发电单元连接，所述驱动电机、所述转速转矩仪与所述负载电机依次沿轴线安装在所述试验台架上，所述驱动电机的输出轴与所述转速转矩仪的一端连接，所述转速转矩仪的另一端与所述负载电机的输出轴连接；

所述数据采集卡与所述转速转矩仪连接，实时测量风力发电模拟装置的动力学工况，所述工控机与所述可编程控制器通过工业以太网连接，实现实时控制数据下发，所述可编程控制器与所述变频驱动单元、所述变频发电单元分别通过高速数据总线连接；

所述驱动电机和所述负载电机为三相异步交流电机，所述驱动电机处于正向电动状态，用以模拟风电齿轮箱的高速轴输出动力源，所述负载电机处于反向回馈发电状态，用以模拟风力发电机；所述变频驱动单元通过矢量转矩控制方式控制所述驱动电机输出给定转矩，所述变频发电单元通过矢量转速控制方式控制所述驱动电机输出给定转速；

所述直流母线电源模块为三相整流桥结构，将电网的三相电整流为直流电，为直流母线提供电能；所述变频驱动单元从所述直流母线汲取直流电能，逆变输出三相变频交流电，用以驱动所述驱动电机运行；所述变频发电单元将负载电机发电生成的交流电整流为直流电能，回馈至所述直流母线；所述直流母线还连接有可控制动单元，当直流母线中的回馈电能超过消耗电能时，所述可控制动单元采用电阻热消耗方式消耗多余电能，实现对直流母线的过电压保护。