[发明专利]一种风力发电机组试验系统及其运行方法

说明书

本发明公开了一种风力发电机组试验系统及其运行方法，系统包括风力发电系统、风力机模拟系统、主控制器以及底盘支座，风力发电系统包括双向连接的风力发电机和DSP控制器，风力发电机上设置有电机转速传感器；风力机模拟系统包括PLC控制器以及依次连接的驱动电机、传动链条、低速轴以及齿轮箱，PLC控制器连接驱动电机执行机构的控制信号输入端；主控制器与DSP控制器和PLC控制器均双向通信连接，低速轴和齿轮箱的输出轴上均设置有状态监测传感器，发电机上设置有转速传感器和温度传感器，所述状态监测传感器、转速传感器和温度传感器连接主机控制器的输入端；能够模拟实际风况下风力机运行控制，有助于实现风场建立前期的评估和风力发电机组选型评估。

技术领域

本发明属于风力发电领域，具体涉及一种风力发电机组试验系统及其运行方法。

背景技术

进行科学研究，只进行理论分析以及计算机仿真是不全面的，为了充分验证仿真模型是否实用、软件功能是否正确，现实中往往需要搭建物理实验平台进行验证。对于风力发电机组的科学研究同样如此，但是现实中由于条件的限制，通常大多数的实验室不具备的风场机组运行环境，如何在实验室条件下搭建一套模拟实际风况下风力机物理试验系统成为目前风电研究者关心的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种风力发电机组试验系统及方法，能够模拟实际风况下风力机运行控制，有助于实现风场建立前期的评估和风力发电机组选型评估。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种风力发电机组试验系统，包括双馈异步风力发电系统、风力机模拟系统以及主控制器，双馈异步风力发电系统包括双向连接的双馈异步风力发电机、IGBT模块和DSP控制器，双馈异步风力发电机上设置有电机转速传感器；风力机模拟系统包括PLC控制器以及依次连接的驱动电机、传动链条、低速轴以及齿轮箱，PLC控制器连接驱动电机执行机构的控制信号输入端；

双馈异步风力发电机的输出电路中设置电压电流采集器，电压电流采集器连接DSP控制器输入端；主控制器与DSP控制器和PLC控制器均双向通信连接，低速轴和齿轮箱的输出轴上均设置有状态监测传感器，双馈异步发电机上设置有转速传感器和温度传感器，所述状态监测传感器、转速传感器和温度传感器连接主机控制器的输入端；主控制器用于获取实时状态监测信号、与DSP控制器通信并控制并网和发电、与PLC控制器通信实现动力装置的启停。

低速轴上的状态监测传感器为第一扭矩传感器和输入轴转速传感器，齿轮箱的输出轴上的状态监测传感器第二扭矩传感器。

所述驱动电机多采用伺服电机或变频电机，当采用变频电机时，主控制器的输出端连接变频电机的变频器控制信号输入端。

电压电流采集器选用霍尔传感器。

主控制器采用基于ARM的主控制器，主控制器为型号为EPCS-8980M(I)-L，状态监测传感器连接有信号采集卡，所述信号采集卡连接主控制器的输入端；主控制器通过I/O结构连接有触控屏。

本发明所述风力发电机组试验系统的运行方法，基于随机风速模型和风轮输出转矩特性，利用PLC控制器控制驱动电机，基于风速变化曲线模拟风力输入，并将风力输入转化为对驱动电机的控制指令控制驱动电机输出规定的转矩，通过传动链条带动低速轴，模拟在自然风的情况下风轮的转速特性；控制双馈异步发电机并网、发电过程。

进一步的，运行时具体过程如下：向系统中输入风速以及风轮的各项参数，

基于风速以及风轮的各项参数得到当前功率值，

将所述当前功率值作为伺服电机功率的给定值，同时将所述给定值发送至PLC控制器，PLC向驱动电机传送动作指令，驱动电机按照所述动作指令输出给定功率来驱动链条带动风力机低速轴转动，模拟整个风力发电机组运行的过程。