CN202854299U - 一种风力发电模拟实验*** - Google Patents
一种风力发电模拟实验*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN202854299U CN202854299U CN 201220393347 CN201220393347U CN202854299U CN 202854299 U CN202854299 U CN 202854299U CN 201220393347 CN201220393347 CN 201220393347 CN 201220393347 U CN201220393347 U CN 201220393347U CN 202854299 U CN202854299 U CN 202854299U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wind
- control system
- master control
- simulation
- electricity generation
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
一种风力发电模拟实验***，该模拟实验***包括风力发电机***、调速***、安全链、风机测控***、偏航控制***、主控***、变桨控制***、双馈逆变***、控制和信息采集***、后备电源和模拟风***。本实用新型风力发电模拟实验***，架构简洁，操作简便，可以实现模拟风力发电所需的要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及风力发电领域，尤其涉及一种风力发电模拟实验***。
背景技术
风能是目前世界上最具发展潜力的新能源，很多发达国家都在深入研究和积极开发。尽管风力发电技术在社会已展开广泛应用，但是目前各个高校的风力发电模拟实验设备严重缺乏，不能够满足高校关于风力发电教育的需求，缺乏实验及研究风力发电的基础设备，阻碍了为社会培养熟知风力发电这种新能源高科技人才的发展。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种风力发电模拟实验***，架构简洁，功能齐全。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种风力发电模拟实验***，该模拟实验***包括风力发电机***、调速***、安全链、风机测控***、偏航控制***、主控***、变桨控制***、双馈逆变***、控制和信息采集***、后备电源和模拟风***；
风力发电机***包括双馈风力发电机、叶桨、轮毂和减速齿轮箱、原动机、，安装在轮毂上的叶桨通过减速齿轮箱与调速控制***的原动机模拟拖动单元连接，原动机模拟拖动单元通过安全链的刹车装置与双馈风力发电机连接；风机测控***分别与风力发电机***和主控***连接；轮毂通过变桨控制***与主控***连接；双馈逆变***分别与风力发电机***和主控***连接；控制和信息采集***与主控系 统连接；后备电源与变桨控制***连接；模拟风***与主控***连接。
可选的，风力发电机***还包括轴承、滑环装置和基座；滑环装置固定在轴承上，轴承分别与轮毂和减速齿轮箱连接；风力发电机***和调速控制***安装于基座上。
可选的，基座包括塔杆和底座；塔杆固定置于底座的上部。
可选的，调速控制***包括调速装置和编码器；编码器安装在原动机模拟拖动单元上，输出信号与调速装置连接；调速装置输出信号连接到原动机模拟拖动单元上。
可选的，安全链还包括急停按钮、震动传感器和位置传感器；急停按钮设置在主控***所在的主控台上；震动传感器设置在双馈发电机所在的机舱内；位置传感器安装在轮毂内的蜗杆式齿轮箱上。
可选的，风机测控***包括监控主机、监控软件、多功能仪表、测量仪表和低压电气元件；监控主机通过主控***与多功能仪表、测量仪表、低压电气元件连接，监控软件置于监控主机内。
可选的，偏航控制***包括偏航电机、偏航齿轮、蜗杆式齿轮箱、偏航控制器和扭揽开关；偏航电机通过蜗杆式齿轮箱与偏航齿轮连接，扭揽开关与偏航齿轮连接并输出信号与主控***连接。
可选的，主控***主***和分***；主***通过一种通讯方式与分***连接。
可选的，变桨控制***包括变桨电机、变桨控制器、蜗杆式齿轮箱和限位装置；变桨电机通过蜗杆式齿轮箱和轮毂连接，限位装置安装在蜗杆式齿轮箱上，变桨电机通过变桨控制器和主控***连接。
可选的，双馈逆变***包括双向可控逆变器和就地监控***；双向可控逆变器包括转子侧变流器和电网侧变流器，双向可控逆变器分别与双馈发电机和电网连接，就地监控***与主控***连接。
可选的，模拟风***包括模拟风发生器、风速测量仪、风向测量仪、显示设备和风向控制***，模拟风发***通过主控台上的风速风向显示设备与主控***连接。
与现有技术相比，本实用新型风力发电模拟实验***包括的风力 发电机***、调速控制***、安全链、风机测控***、偏航控制***、主控***、变桨控制***、双馈逆变***、控制和信息采集***、后备电源和模拟风***；各个***之间架构合理简洁，操作简便，能够完成现实运行风力发电所需要的各种数据，满足风力发电模拟实验的各种要求。
附图说明
图1是本实用新型的运行控制示意图。
图2是本实用新型的机头部分结构示意图。
图3是本实用新型的主控控制***的控制示意图。
图4是本实用新型的变桨控制***的控制示意图。
图5是本实用新型的风力并网发电的控制示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1和图2所示，一种风力发电模拟实验***，该模拟实验***包括风力发电机***、调速***、安全链、风机测控***、偏航控制***、主控***、变桨控制***、双馈逆变***、控制和信息采集***、后备电源43和模拟风***；
风力发电机***包括双馈风力发电机10、叶桨1、轮毂2和减速齿轮箱8，叶桨1安装在轮毂2上通过减速齿轮箱8与所述调速控制***的原动机模拟拖动单元27连接，原动机模拟拖动单元27通过安全链的刹车装置9与双馈风力发电机10连接；风机测控***分别与风力发电机***和主控***连接；轮毂2通过变桨控制***与主控***连接；双馈逆变***分别与风力发电机***和主控***连接；控制和信息采集***与主控***连接；后备电源43与变桨控制***连接；模拟风***与主控***连接。
如图3、图4和图5所示，该风力发电模拟实验***结构上包括 机头、机身、主控台、控制柜和模拟风***。
机头，除了包含轮毂2、导流罩和叶桨1外，它还包括变浆***的变桨电机6、变浆控制器7、蜗杆式齿轮箱4、限位装置5和直流电源模块；变桨电机6通过蜗杆式齿轮箱4和轮毂2连接，限位装置5安装在蜗杆式齿轮箱4上，变桨电机6与变桨控制***7连接，变桨控制***7与主控***连接，根据模拟风发生器22产生的风速及风向变化情况配合变桨控制算法分***，从而使变浆控制器控制三个叶桨的独立转动，实现变桨控制；直流电源模块与主控***的分***26连接并向其供电；导流罩设置在安装有叶桨1的轮毂2上，轮毂2通过变桨控制***7与主控***的主***25连接。变桨电机6为三路电变桨电机。
机身，它包括双馈风力发电机10、轴承33、滑环装置34、减速齿轮箱8、刹车装置9、原动机模拟拖动单元27、震动传感器15、位置传感器3、温度监测仪表16、偏航电机11、偏航控制器12、蜗杆式齿轮箱4、偏航齿轮37、扭揽开关38和基座。
轮毂2通过设置有轴承33的滑环装置34与减速齿轮箱8连接，减速齿轮箱8与原动机模拟拖动单元27连接；另一端通过原动机模拟拖动单元27与主控***的主***25连接；原动机模拟拖动单元27通过安装有刹车装置9和联轴节36的高速轴35与双馈风力发电机10连接。双馈风力发电机10、轴承33、减速齿轮箱8和原动机模拟拖动单元27等固定安装在基座上；基座通过塔杆31和底座32连接，塔杆31高度最好是大于或等于1.2米且小于或等于1.5米。
安全链的急停按钮设置在主控***所在的主控台上；震动传感器15安装于双馈风力发电机10所在的机舱内，实现***故障时的保护功能，以避免***失控。温度监测仪表16设置在双馈风力发电机出口轴承14侧用以监测温度的变化。
偏航电机11通过蜗杆式齿轮箱与偏航齿轮37连接，偏航电机11通过有偏航控制器12与主控***连接；偏航控制器12和模拟风***配合控制和信息采集***的偏航控制算法分***和自然风模拟 算法分***完成偏航实验。
主控台，它包括监控主机和监控软件、显示器、主控***的主***25、多功能仪表、测量仪表和低压电气元件。监控主机通过主控***与多功能仪表、测量仪表、低压电气元件连接，监控软件置于监控主机内，显示该***相关的电压、电流、功率、功率因数、频率、转速、叶桨角度、包括给定和实测的风速等数据，并自动生成报警信息、特性曲线、报表，能够进行各种参数设置及控制操作等。多功能仪表通过电气连接的方式与风力发电模拟实验***连接，可以用来测量包括能够测量电压、电流、功率、功率因数、频率、电度和速度等。主***25以西门子公司的主站S7-300PLC产品为主，从***26以西门子公司的分站S7-200PLC产品为辅；主***25和分***26通过profibus DP通讯方式连接，profibus是一种开放式总线标准，DP是Decentralized Periphery的简称；它具有高速低成本，用于设备级控制***与分散式I/O的通信；profibus DP用于现场层的高速数据传送，是一种通讯方式；主***25与分***26与包括风力发电机***、风机测控***、偏航控制***、电变矩***、模拟风***和调速控制***等进行电气连接，相互配合，从而实现整机***的控制，数据采集等功能。
如图3所示，主控控制***还包括塔底站控制柜39和机舱站控制柜42，塔底站控制柜39包括控制柜温度控制、UPS供电、安全链输入、三相电数据采集、变流***数据采集、就地监控***41即HMI通讯、SCADA通讯、机舱站数据交换和监控软件；机舱站控制柜42功能包括风速测定仪24、风向测定仪23、发电机转速测定、液压***控制、高速轴刹车控制、偏航控制***控制、发电机控制、润滑***控制、塔底主站数据交换、变桨***数据交换、UPS供电和机舱振动监控。就地监控***即HMI通过光纤介质和扩展I/O设备40与机舱站控制柜42连接；设备40是扩展I/O设备。
控制柜，它主要包括调速控制柜、逆变柜和后备电源43，其中调速控制柜主要由调速装置、测量仪表、各种控制开关、电抗器、隔 离变压器及其他辅助低压元器件组成，编码器输出反馈给调速装置，调速装置输出与原动机模拟拖动单元27进行电气连接，通过调速装置调节原动机模拟拖动单元27的状态，用来模拟风力发电机中风吹风轮转动情况，从而通过齿轮箱间接改变叶桨1的转动情况，模拟风速对叶桨1的改变，为变桨控制提供实验条件。电磁刹车47、伺服电机48、电机编码器49和叶桨编码器51分别和变桨控制柜46进行电气连接。安全链和主电源与变桨控制柜46连接。后备电源43包括电池组和低压电气元件，连接在一起的电池组与低压电气元件形成控制回路，后备电源43与变桨驱动柜46连接，后备电源43主要以电池组为主，各种低压电器元件为辅，在变桨***出现异常情况下的提供不间断电源。
逆变柜主要由双向可控逆变器、就地监控***41构成，其中双向可控逆变器包括转子侧变流器19和电网侧变流器20，双馈风力发电机10通过定子与双向并网逆变器连接后连接变压器29，双馈风力发电机10还通过转子与转子侧滤波器18和转子侧变流器19连接，转子侧变流器19与电网侧变流器20连接后通过电网侧滤波器21与变压器29连接；转子侧变流器19和电网侧变流器20并联后与主控***的主***25连接。双向可控逆变器通过对双馈风力发电机10的控制，实现双馈风力发电机10离网和并网功能，完成双馈风力发电机10的并离网实验。如图5所示，双向并网逆变器55与电网53连接，并网逆变电源52给双向并网逆变器55供电。双向并网逆变器55还与卸荷电阻箱54连接。
控制和信息采集***包括最大功率点跟踪制算法分***、自然风模拟算法分***、变桨控制算法分***、偏航控制算法分***、安全链控制算法分***、双馈风力发电并网控制算法分***和组态软件控制算法分***，建立实际风力发电机控制模型，通过主控***完成对变桨控制***、偏航控制***、模拟风***等***的各种控制和信息采集功能。
模拟风***包括模拟风发生器22、风速测量仪24、风向测量仪 23、显示设备和风向控制***，模拟风发生器22通过风速风向测量仪的显示设备与主控***连接；风速测量仪24和风向测量仪23通过检测模拟风发生器22的情况，显示时时风况，主控算法根据采集到的各种风况，发出相应的控制指令，控制偏航控制***和变桨控制***。
后台监控***30与主控***的主***25电气连接。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种风力发电模拟实验***，其特征在于：该模拟实验***包括风力发电机***、调速***、安全链、风机测控***、偏航控制***、主控***、变桨控制***、双馈逆变***、控制和信息采集***、后备电源和模拟风***；
所述风力发电机***包括双馈风力发电机（10）、叶桨（1）、轮毂（2）和减速齿轮箱（8），所述叶桨（1）安装在轮毂（2）上，通过减速齿轮箱（8）与所述调速控制***的原动机模拟拖动单元（27）连接，所述原动机模拟拖动单元（27）通过所述安全链的刹车装置（9）与双馈风力发电机（10）连接；所述风机测控***分别与风力发电机***和主控***连接；所述风力发电机***通过偏航控制***与主控***连接；所述轮毂（2）通过变桨控制***与主控***连接；所述双馈逆变***分别与风力发电机***和主控***连接；所述控制和信息采集***与主控***连接；所述后备电源（43）与变桨控制***连接；所述模拟风***与主控***连接。
2.根据权利要求1所述的风力发电模拟实验***，其特征在于：所述风力发电机***还包括轴承（33）、滑环装置（34）和基座；滑环装置（34）固定在轴承（33）上，轴承（33）分别与轮毂（2）和减速齿轮箱（8）连接；所述风力发电机***和原动力***安装于基座上。
3.根据权利要求2所述的风力发电模拟实验***，其特征在于：所述基座包括塔杆（31）和底座（32）；所述塔杆（31）固定置于底座（32）的上部。
4.根据权利要求1所述的风力发电模拟实验***，其特征在于：所述调速***还包括调速装置和编码器；所述编码器安装在原动机模拟拖动单元（27）上，输出信号与调速装置连接；调速装置输出信号连接到原动机模拟拖动单元（27）上。
5.根据权利要求1所述的风力发电模拟实验***，其特征在于： 所述安全链还包括急停按钮、震动传感器（15）和位置传感器（3）；所述急停按钮设置在所述主控***所在的主控台上；所述震动传感器（15）安装在双馈发电机（10）所在的机舱内；所述位置传感器（3）安装在轮毂（2）内的蜗杆式齿轮箱（4）上。
6.根据权利要求1所述的风力发电模拟实验***，其特征在于：所述风机测控***包括监控主机、监控软件、多功能仪表、测量仪表和低压电气元件；所述监控主机通过主控***与多功能仪表、测量仪表、低压电气元件连接，所述监控软件置于监控主机内。
7.根据权利要求1所述的风力发电模拟实验***，其特征在于：所述偏航控制***包括偏航电机（11）、偏航齿轮（37）、蜗杆式齿轮箱（4）、偏航控制器（12）和扭揽开关（38）；所述偏航电机（11）通过蜗杆式齿轮箱（4）与偏航齿轮（37）连接，扭揽开关（38）与偏航齿轮（37）连接并输出信号与主控***连接。
8.根据权利要求1所述的风力发电模拟实验***，其特征在于：所述主控***主***（25）和分***（26）；所述主***（25）通过一种通讯方式与分***（26）连接。
9.根据权利要求1所述的风力发电模拟实验***，其特征在于：所述变桨控制***包括变桨电机（6）、变桨控制器（7）、蜗杆式齿轮箱（4）和限位装置（5）；所述变桨电机（6）通过蜗杆式齿轮箱（4）和轮毂（2）连接，限位装置（5）安装在蜗杆式齿轮箱（4）上，变桨电机（6）通过变桨控制器（7）和主控***连接。
10.根据权利要求1所述的风力发电模拟实验***，其特征在于：所述双馈逆变***包括双向可控逆变器和就地监控***；所述双向可控逆变器包括转子侧变流器（19）和电网侧变流器（20），双向可控逆变器分别与双馈发电机和电网连接，就地监控***（41）和主***（25）连接。
11.根据权利要求1所述的风力发电模拟实验***，其特征在于：所述模拟风***包括模拟风发生器（22）、风速测量仪（24）、风向测量仪（23）和风向控制***，所述模拟风发***通过主控台上的风 速风向显示设备与主控***连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201220393347 CN202854299U (zh) | 2012-08-09 | 2012-08-09 | 一种风力发电模拟实验*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201220393347 CN202854299U (zh) | 2012-08-09 | 2012-08-09 | 一种风力发电模拟实验*** |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN202854299U true CN202854299U (zh) | 2013-04-03 |
Family
ID=47985482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201220393347 Expired - Fee Related CN202854299U (zh) | 2012-08-09 | 2012-08-09 | 一种风力发电模拟实验*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN202854299U (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103713598A (zh) * | 2013-12-25 | 2014-04-09 | 南京工业大学 | 一种风力发电动态模拟实验*** |
| CN104836251A (zh) * | 2015-04-20 | 2015-08-12 | 沈阳工程学院 | 一种多功能风机发电*** |
| CN104898461A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-09-09 | 北京航天自动控制研究所 | 一种运载火箭控制***半实物仿真试验***及方法 |
| CN108318707A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-07-24 | 重创联合（广州）科技有限公司 | 一种风资源监测装置 |
| CN109869287A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-06-11 | 上海交通大学 | 一种用于风力发电机模型试验的信号采集与控制*** |
| CN109883645A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-06-14 | 上海交通大学 | 浮式风机模型试验浮体运动的等效模拟方法与设备 |
-
2012
- 2012-08-09 CN CN 201220393347 patent/CN202854299U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103713598A (zh) * | 2013-12-25 | 2014-04-09 | 南京工业大学 | 一种风力发电动态模拟实验*** |
| CN104836251A (zh) * | 2015-04-20 | 2015-08-12 | 沈阳工程学院 | 一种多功能风机发电*** |
| CN104898461A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-09-09 | 北京航天自动控制研究所 | 一种运载火箭控制***半实物仿真试验***及方法 |
| CN104898461B (zh) * | 2015-04-21 | 2017-06-27 | 北京航天自动控制研究所 | 一种运载火箭控制***半实物仿真试验方法 |
| CN108318707A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-07-24 | 重创联合（广州）科技有限公司 | 一种风资源监测装置 |
| CN109869287A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-06-11 | 上海交通大学 | 一种用于风力发电机模型试验的信号采集与控制*** |
| CN109883645A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-06-14 | 上海交通大学 | 浮式风机模型试验浮体运动的等效模拟方法与设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN202854299U (zh) | 一种风力发电模拟实验*** | |
| CN102636352B (zh) | 一种永磁直驱风力发电机组模拟实验*** | |
| CN101299540B (zh) | 用于实现风力发电机组低电压穿越的装置 | |
| CN204663764U (zh) | 一种应用超级电容的风力发电变桨控制*** | |
| CN102680895B (zh) | 一种风力发电模拟平台的模拟方法 | |
| CN109995093A (zh) | 风电场的动态有功和无功功率容量 | |
| CN102589914A (zh) | 风力发电机组电动变桨距***全数字试验平台 | |
| CN106246463A (zh) | 风力发电机组变桨***的测试***及评估方法 | |
| CN102297082A (zh) | 超速保护***和方法 | |
| CN201786575U (zh) | 发条储能式风力发电机 | |
| CN201527331U (zh) | 一种双馈风力发电机组的振动实验台 | |
| CN102565702A (zh) | 风力发电机试验台 | |
| CN102854463B (zh) | 一种兆瓦级风力模拟试验***及试验方法 | |
| CN102437808A (zh) | 用于控制风力涡轮机电功率产生量的方法和设备 | |
| CN205823545U (zh) | 一种风力发电机组变桨***的测试*** | |
| CN103713598A (zh) | 一种风力发电动态模拟实验*** | |
| EP3926781A1 (en) | Wind power plant with power conversion system | |
| CN106353679A (zh) | 一种兆瓦级风电机组变桨***的测试*** | |
| Abbes et al. | Participation of PMSG-based wind farms to the grid ancillary services | |
| CN202599662U (zh) | 一种永磁直驱风力发电机组模拟实验*** | |
| CN201671762U (zh) | 具有低电压穿越功能的液压驱动独立变桨冗余控制*** | |
| Bharti et al. | Reliability assessment and performance analysis of DFIG-based WT for wind energy conversion system | |
| CN201707414U (zh) | 风力发电机变频器模拟试验装置 | |
| CN111120222B (zh) | 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 | |
| EP3639341B1 (en) | Electrical power subsystems and methods for controlling same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: DASHENG MICRO-ELECTRONICS TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: HENAN XJ CONTROL SYSTEM CO., LTD. |
|
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: No. 1298 Xuchang City, Henan province 461000 weidouou XJ Avenue Patentee after: DASHENG MICROGRID TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: No. 1298 Xuchang City, Henan province 461000 XJ Avenue Patentee before: Henan XJ Control System Co., Ltd. |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130403 Termination date: 20200809 |