CN112814838A - 一种基于风资源的风电设计*** - Google Patents
一种基于风资源的风电设计*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN112814838A CN112814838A CN202011544413.8A CN202011544413A CN112814838A CN 112814838 A CN112814838 A CN 112814838A CN 202011544413 A CN202011544413 A CN 202011544413A CN 112814838 A CN112814838 A CN 112814838A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wind
- direct current
- rated
- controller
- speed regulator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000013461 design Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 12
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 6
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D17/00—Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/0276—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling rotor speed, e.g. variable speed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/04—Automatic control; Regulation
- F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
本发明一种基于风资源的风电设计***，包括风力机模拟***、风力发电机，其特征在于：所述风力机模拟***包括的直流电动机、转速测量装置、直流调速器、控制器、监控主机和人机界面六个部分，本发明对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件，最大的特点是能以灵活多样的“组态方式”而不是编程方式来进行***集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以完成监控层的各项功能，缩短自动化工程师的***集成时间，提高集成效率。
Description
技术领域
本发明风电设计领域，具体涉及一种基于风资源的风电设计***。
背景技术
近年来风力发电技术的全方面快速发展推动了风力发电效率不断提高、可靠性大大增强、成本持续下降。而风电产业规模的迅速扩大也使各种新式风力发电机、功率变流器、最大功率跟踪(MPPT)算法、先进控制技术等都得到了广泛应用。但是相比丹麦、德国、西班牙等风电技术发达国家，我国风电技术水平仍然偏低，特别在功率变流器、电控***等方面差距仍然很大，大部分依靠进口，这些已经成为我国风电产业健康发展的不利因数，因此我国风电技术的发展空间仍然很大，发展速度还需加快。
而作为风电新理论、新技术的创造主体之一的高校和科研院所，其实验室大多不具备风场环境和风电机组，如果采用物理模拟风场和工业级风电机组，则需要很高的成本，这很不利于科研人员对新理论、新技术的验证和测试。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种基于风资源的风电设计***。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
一种基于风资源的风电设计***，包括风力机模拟***、风力发电机，其特征在于：所述风力机模拟***包括的直流电动机、转速测量装置、直流调速器、控制器、监控主机和人机界面六个部分。
优选地，所述直流电动机机作为风力机模拟的动力部分，与转速测量装置和风力发电机同轴连接，直流电动机选用国标Z4系列他励直流电动机，型号为Z4-112/2-2，额定功率为4kW，额定电枢电压为DC440V，额定电枢电流为11.2A，励磁功率为350W，电枢回路电阻为4.24Q，电枢回路电感为48.5mlH。
优选地，所述转速测量装置作为验机组的转速信号检测装置，将转速信号传送给直流调速器，采用欧姆龙1024线增量型光电编码器。
优选地，所述直流调速器作为直流电动机的驱动装置，功率相对直流电动机有一定的裕量，控制功能上应具有转速、电流(转矩)双闭环控制，根据确定的风力机模拟方案，调速器还应将转速环旁路，单独使用转矩闭环控制，此外还应具有完善的保护功能和通信功能，所述直流调速器采用6RA70数字直流调速器是，基本参数如下：最大输出功率为：6.3kW，额定电枢电流：15A，额定电枢电压：420V，额定励磁电流：3A，额定励磁电压：325V。
优选地，所述控制器作为整个模拟***的控制中心，一方面应可以接受监控主机控制命令，并经过控制器内部程序处理后下传给直流调速器；另一方面采集直流调速器中的直流电动机运行参数，并将其上传至监控主机，此外，控制器还需要实时采集***运行的各种状态信号，并根据***的状态变化执行相应动作，所述控制器需要配置双通信口，并且能够支持USS协议，需要一定数量的开关量输入、输出接口和模拟量输入、输出接口，所述控制器型号为西门子S7-200系列的CPU224XP主机。
优选地，所述监控主机作为风力机模拟***监控软件的运行平台，同时也是整个变速恒频风力发电试验***的监控主机，具有丰富的通信接口，能与风力机模拟***控制器、变流器构建通信网络。
优选地，所述风力发电机采用永磁同步发电机，设计参数分别为额定功率为3kW，额定电压：AC380V，额定电流：4.56A，额定频率：50Hz，极数：4。
有益效果：
该设计***是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件，最大的特点是能以灵活多样的“组态方式”而不是编程方式来进行***集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以完成监控层的各项功能，缩短自动化工程师的***集成时间，提高集成效率。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本发明风力机模拟***控制框图；
图2本发明风力机模拟***图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示，本发明为一种基于风资源的风电设计***，包括风力机模拟***、风力发电机，其特征在于：所述风力机模拟***包括的直流电动机、转速测量装置、直流调速器、控制器、监控主机和人机界面六个部分，
本实施例的一个具体应用为：一种基于风资源的风电设计***使用时，其中，直流电动机机作为风力机模拟的动力部分，与转速测量装置和风力发电机同轴连接，直流电动机选用国标Z4系列他励直流电动机，型号为Z4-112/2-2，额定功率为4kW，额定电枢电压为DC440V，额定电枢电流为11.2A，励磁功率为350W，电枢回路电阻为4.24Q，电枢回路电感为48.5mlH，所述转速测量装置作为验机组的转速信号检测装置，将转速信号传送给直流调速器，采用欧姆龙1024线增量型光电编码器，直流调速器作为直流电动机的驱动装置，功率相对直流电动机有一定的裕量，控制功能上应具有转速、电流(转矩)双闭环控制，根据确定的风力机模拟方案，调速器还应将转速环旁路，单独使用转矩闭环控制，此外还应具有完善的保护功能和通信功能，所述直流调速器采用6RA70数字直流调速器是，基本参数如下：最大输出功率为：6.3kW，额定电枢电流：15A，额定电枢电压：420V，额定励磁电流：3A，额定励磁电压：325V，所述控制器作为整个模拟***的控制中心，一方面应可以接受监控主机控制命令，并经过控制器内部程序处理后下传给直流调速器；另一方面采集直流调速器中的直流电动机运行参数，并将其上传至监控主机，此外，控制器还需要实时采集***运行的各种状态信号，并根据***的状态变化执行相应动作，所述控制器需要配置双通信口，并且能够支持USS协议，需要一定数量的开关量输入、输出接口和模拟量输入、输出接口，控制器型号为西门子S7-200系列的CPU224XP主机，所述监控主机作为风力机模拟***监控软件的运行平台，同时也是整个变速恒频风力发电试验***的监控主机，具有丰富的通信接口，能与风力机模拟***控制器、变流器构建通信网络，风力发电机采用永磁同步发电机，设计参数分别为额定功率为3kW，额定电压：AC380V，额定电流：4.56A，额定频率：50Hz，极数：4。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料过着特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式，显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (7)
1.一种基于风资源的风电设计***，包括风力机模拟***、风力发电机，其特征在于：所述风力机模拟***包括的直流电动机、转速测量装置、直流调速器、控制器、监控主机和人机界面六个部分。
2.根据权利要求1所述的一种基于风资源的风电设计***其特征在于：所述直流电动机机作为风力机模拟的动力部分，与转速测量装置和风力发电机同轴连接，直流电动机选用国标Z4系列他励直流电动机，型号为Z4-112/2-2，额定功率为4kW，额定电枢电压为DC440V，额定电枢电流为11.2A，励磁功率为350W，电枢回路电阻为4.24Q，电枢回路电感为48.5mlH。
3.据权利要求1所述的一种基于风资源的风电设计***其特征在于：所述转速测量装置作为验机组的转速信号检测装置，将转速信号传送给直流调速器，采用欧姆龙1024线增量型光电编码器。
4.根据权利要求1所述的一种基于风资源的风电设计***其特征在于：所述直流调速器作为直流电动机的驱动装置，功率相对直流电动机有一定的裕量，控制功能上应具有转速、电流(转矩)双闭环控制，根据确定的风力机模拟方案，调速器还应将转速环旁路，单独使用转矩闭环控制，此外还应具有完善的保护功能和通信功能，所述直流调速器采用6RA70数字直流调速器是，基本参数如下：最大输出功率为：6.3kW，额定电枢电流：15A，额定电枢电压：420V，额定励磁电流：3A，额定励磁电压：325V。
5.根据权利要求1所述的一种基于风资源的风电设计***其特征在于：所述控制器作为整个模拟***的控制中心，一方面应可以接受监控主机控制命令，并经过控制器内部程序处理后下传给直流调速器；另一方面采集直流调速器中的直流电动机运行参数，并将其上传至监控主机，此外，控制器还需要实时采集***运行的各种状态信号，并根据***的状态变化执行相应动作，所述控制器需要配置双通信口，并且能够支持USS协议，需要一定数量的开关量输入、输出接口和模拟量输入、输出接口，所述控制器型号为西门子S7-200系列的CPU224XP主机。
6.根据权利要求1所述的一种基于风资源的风电设计***其特征在于：所述监控主机作为风力机模拟***监控软件的运行平台，同时也是整个变速恒频风力发电试验***的监控主机，具有丰富的通信接口，能与风力机模拟***控制器、变流器构建通信网络。
7.根据权利要求1所述的一种基于风资源的风电设计***其特征在于：所述风力发电机采用永磁同步发电机，设计参数分别为额定功率为3kW，额定电压：AC380V，额定电流：4.56A，额定频率：50Hz，极数：4。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011544413.8A CN112814838A (zh) | 2020-12-24 | 2020-12-24 | 一种基于风资源的风电设计*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011544413.8A CN112814838A (zh) | 2020-12-24 | 2020-12-24 | 一种基于风资源的风电设计*** |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112814838A true CN112814838A (zh) | 2021-05-18 |
Family
ID=75853748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011544413.8A Pending CN112814838A (zh) | 2020-12-24 | 2020-12-24 | 一种基于风资源的风电设计*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112814838A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090066089A1 (en) * | 2006-02-28 | 2009-03-12 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Wind Power Generator System and Control Method of the Same |
| US20090107256A1 (en) * | 2006-07-03 | 2009-04-30 | Jan Bisgaard Jensen | Wind Turbine Testing System |
| CN101814744A (zh) * | 2010-04-16 | 2010-08-25 | 陕西科技大学 | 一种基于双馈发电机的风力发电模拟*** |
| CN102156044A (zh) * | 2011-03-07 | 2011-08-17 | 南京理工大学 | 适用于直驱型风电机组测试的风力机模拟器及其选型方法 |
| CN103939290A (zh) * | 2014-04-17 | 2014-07-23 | 武汉新能源接入装备与技术研究院有限公司 | 一种适用于虚拟惯量优化控制研究的模拟风电机组 |
| CN104912747A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-09-16 | 中国民航大学 | 一种可控式风力发电机模拟*** |
-
2020
- 2020-12-24 CN CN202011544413.8A patent/CN112814838A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090066089A1 (en) * | 2006-02-28 | 2009-03-12 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Wind Power Generator System and Control Method of the Same |
| US20090107256A1 (en) * | 2006-07-03 | 2009-04-30 | Jan Bisgaard Jensen | Wind Turbine Testing System |
| CN101814744A (zh) * | 2010-04-16 | 2010-08-25 | 陕西科技大学 | 一种基于双馈发电机的风力发电模拟*** |
| CN102156044A (zh) * | 2011-03-07 | 2011-08-17 | 南京理工大学 | 适用于直驱型风电机组测试的风力机模拟器及其选型方法 |
| CN103939290A (zh) * | 2014-04-17 | 2014-07-23 | 武汉新能源接入装备与技术研究院有限公司 | 一种适用于虚拟惯量优化控制研究的模拟风电机组 |
| CN104912747A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-09-16 | 中国民航大学 | 一种可控式风力发电机模拟*** |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Valenciaga et al. | Power control of a solar/wind generation system without wind measurement: A passivity/sliding mode approach | |
| CN102427245B (zh) | 海上风电经柔性直流输电并网***的动模装置 | |
| CN104283212B (zh) | 一种基于CompactRIO的双馈风力发电机组物理仿真平台 | |
| CN102787974B (zh) | 用于风电变桨的全数字式交流永磁同步电机伺服驱动器 | |
| CN102611161B (zh) | 小型风光互补抽水蓄能并网发电***及充放电控制方法 | |
| CN101814744A (zh) | 一种基于双馈发电机的风力发电模拟*** | |
| CN102244498B (zh) | 一种电网中的发电单元驱动器、发电单元以及能量输出设备 | |
| CN202837502U (zh) | 风力发电机组转矩特性模拟*** | |
| CN102354984A (zh) | 一种基于boost斩波技术的变频稳压控制***及方法 | |
| CN109062077B (zh) | 抽水蓄能可变速机组发电及电动试验***及其控制方法 | |
| CN104795842B (zh) | 一种含双馈风电场和永磁直驱风电场的混合风电场群的对称故障穿越控制方法 | |
| CN101814745A (zh) | 一种基于无刷同步发电机的风力发电模拟*** | |
| CN203689807U (zh) | 一种风力发电机仿真培训管理*** | |
| CN201331570Y (zh) | 50Hz电网下60Hz双馈异步发电机测试*** | |
| CN202676881U (zh) | 基于双转子电机变速恒频风力发电的测试*** | |
| CN112814838A (zh) | 一种基于风资源的风电设计*** | |
| CN204118736U (zh) | 一种基于CompactRIO的双馈风力发电机组物理仿真平台 | |
| CN201150043Y (zh) | 开关磁阻风力发电装置 | |
| CN102818953A (zh) | 风况模拟***及其在风电机组试验台上实现的方法 | |
| CN202019336U (zh) | 一种电网中的发电单元和能量输出设备 | |
| CN202444281U (zh) | 一种带有励磁电流控制***的同步风力发电模拟装置 | |
| CN109687527A (zh) | 一种不同容量虚拟同步发电机并联的参数设计方法 | |
| CN106055817B (zh) | 用于电磁暂态分析的双馈异步发电机双工况模型建模方法 | |
| CN208656581U (zh) | 一种多变流模式的双馈异步发电*** | |
| Babu et al. | Optimizing electrical generators of wind energy conversion system for efficient power extraction |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210518 |