[发明专利]一种风力发电的模型仿真系统及方法有效

专利信息
申请号: 202110591862.6 申请日: 2021-05-28
公开(公告)号: CN113279919B 公开(公告)日: 2022-10-14
发明(设计)人: 朱博迪;曾荣汉;刘超飞;陈燕;殷儒希;毕玉冰;崔逸群;吕珍珍;胥冠军 申请(专利权)人: 华能国际电力股份有限公司;西安热工研究院有限公司
主分类号: F03D17/00 分类号: F03D17/00;G05B17/02
代理公司: 西安智大知识产权代理事务所 61215 代理人: 何会侠
地址: 100031 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 风力 发电 模型 仿真 系统 方法
【说明书】:

本发明公布了一种风力发电的模型仿真系统及方法,该风力发电的模型仿真系统包括模拟风力装置模块、偏航装置模块、变桨装置模块、风机模型模块、传感器与控制模块和模拟仿真模块。本发明通过模拟风力装置模块进行各种风力大小的送风模拟;偏航装置模块通过风速风向传感器向仿真机传送数据,并且可以通过主控制器PLC控制偏航电机进行偏转;变桨装置模块通过改变桨叶的迎风角度,在仿真机中得到不同情况下的采集数据;风机模型模块内部装载了偏航电机、变桨电机、发电机,发电机通过电线和模拟量/数字量转换器,向仿真机传送电流的信息。本发明提供了一种低成本的风电模型仿真,用于对风电的发电优化、工控安全等领域的实验研究装置。

技术领域

本发明专利涉及风力发电与仿真领域,具体涉及小型化的电机传动,主控制器PLC,传感器,以及信号传输与仿真。

背景技术

在清洁能源日趋得到重视并且发展的今天,大规模的风电机组不断投入运行,风电系统的各种性能、科研、安全研究也是首当其冲。现在对风电机组的大部分重要研究是采用直接购买实物整机的方式进行实验分析与数据采集。然而,风电机组造价高昂,如果使用传统的研究方法进行研究,成本和门槛过高。所以,本发明旨在发明一种风力发电的模型仿真方法及装置,进行替换真实风机的实验研究。

发明内容

为了解决以上问题,本发明的目的在于提供了一种风力发电的模型仿真系统及方法,该系统具有低成本,高仿真还原度的优点,用于风力发电的发电优化、工控安全等领域的实验研究。

为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:

一种风力发电的模型仿真系统,包括模拟风力装置模块1、偏航装置模块2、变桨装置模块3、风机模型模块4、传感器与控制模块和仿真机5;

所述模拟风力装置模块1的环绕圆形导轨1-4的圆心设置,所述偏航装置模块2、变桨装置模块3和风机模型模块4的主体部分位于圆形导轨1-4的圆心;

所述模拟风力装置模块作用是提供模拟的风力场景,包括风扇 1-1,风扇1-1连接在伸缩杆1-2的上端,伸缩杆1-2的下端连接风扇底座1-3,伸缩杆1-2能够调节高度,圆形导轨1-4安装在风扇底座 1-3的下端,使得风扇底座1-3能够在圆形导轨1-4上自由滑动;

所述风机模型模块4包括风机保护壳4-3,交流发电机4-1放置在风机保护壳4-3的内部,三个桨叶紧固装置4-2按照垂直方向均匀排列在风机保护壳4-3上;

所述偏航装置模块2包括偏航电机2-1,偏航电机2-1安装在风机模型模块4中的风机保护壳4-3的内部,并且通过信号线与主控制器PLC 2-4相连,主控制器PLC 2-4通过信号线与对风舵2-2相连,对风舵2-2放置在圆型导轨的圆心1-4,高度低于风机模型模块4;对风舵2-2能够根据风向自动对风,采集此时的迎风角度、风力大小信息,传送至主控制器PLC2-4,主控制器PLC 2-4通过控制偏航电机2-1控制风机模型模块4的水平旋转角度;

所述变桨装置模块3包括变桨电机3-1,变桨电机3-1安装在风机模型模块4中的风机保护壳4-3的内部,并且通过信号线与主控制器PLC 2-4相连,变桨电机3-1连接桨叶3-2,能够调节桨叶3-2绕桨叶轴心的旋转角度,桨叶3-2直接安装在风机模型模块4中的桨叶紧固装置4-2上,并且能更换若干套规格大小不同的桨叶;

所述传感器与控制模块:包括在变桨装置模块3中的桨叶3-2上安装的速度传感器获得此时桨叶的旋转速度,在偏航装置模块2的对风舵2-2上安装的风速风向传感器2-3获得此时风速风向的信息,在风机模型模块4上安装的角度测量仪上获取此时风机模型的迎风角度;并且以上传感器通过千兆网线与仿真机5相连,实时传送数据;主控制器PLC 2-4与仿真机5通过千兆网线相连,仿真机5通过主控制器PLC 2-4下发指令;

交流发电机4-1通过模拟量/数字量转换器,将交流电转化为数字量信号,获得此时交流发电机4-1发出的交流电信息;同时传送至仿真机5进行仿真数据导出和分析。

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