[实用新型]VQ型永磁直驱风电机组的仿真装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及风电设备领域，尤其涉及一种VQ型永磁直驱风电机组的仿真装置。 

背景技术

1891年，第一台试验风机诞生，这预示着风力发电的开始。1897年，风机系统正式用于商业化。但此后，风力发电发展缓慢，直至上个世纪70年代的世界石油危机才使风力发电真正得到发展。美国、西欧等发达国家为寻求替代化石燃料的能源，投入了大量经费，利用计算机、空气动力学、结构力学和材料力学等领域的新技术研制现代风力发电机组，开创了风能利用的新时期。 

近20年，发达国家在风力发电技术领域已取得巨大的成就。并网运行的风力发电机组单机容量从最初的数十千瓦级已发展到兆瓦级；控制方式从单一的定桨距失速控制向全桨叶变距和变速恒频发展，运行可靠性从20世纪80年代初的50%，提高到98%以上，并且在风电场运行的风力发电机组全部可以实现集中控制和远程控制。 

自1990年以来，世界风力发电累计装机容量平均每年增长超过20%，仅2005年世界新增装机就达到11769MW，其增长速度超过了任何一种电力增长的速度。 

风电机组有多种类型，常用的风电机组包括：基于普通异步电机的恒速风电机组、基于双馈感应电机的变速风电机组和基于永磁同步电机的直驱型变速风电机组。 

就风电的应用地区而言，可以分为陆上风电和海上风电。陆上风电要求有大片开阔的场地来搭建分机，对于人口稠密的沿海地区较难推广。而海上风带就适合在沿海地区应用。海上风电的特点是风速变化大、低风速状况多、对机组的稳定性和故障穿越能力要求更好。在常用的风机中，基于永磁同步电机的直驱型变速风电机组比较适合于在海上应用。 

永磁直驱风机的主要优点是无增速齿轮箱，具有更高的可靠性和效率；切入风速低，更能适应低风速运行；采用全功率变流器，并网冲击小，具有低电压穿越能力。永磁直驱风机的缺点是全功率换流器较复杂，装机前测试工作繁琐。 

实用新型内容

本实用新型旨在揭示一种永磁直驱风电机组的仿真装置。 

根据本实用新型的一实施例，提出一种VQ型永磁直驱风电机组的仿真装置，包括永磁同步电机、风机组件、电机侧变流器和电网侧变流器。风机组件驱动永磁同步电机的转子。电机侧变流器与永磁同步电机形成闭环回路，电机侧变流器检测永磁同步电机的电压和功率并根据永磁同步电机的电压和功率调节电机侧的电流。电网侧变流器与电网形成闭环回路，电网侧变流器检测电网的电压和功率并根据电网的电压和功率调节电网侧的电流。 

在一个实施例中，风机组件包括具有桨叶的风轮、轴系控制器和桨距控制器。轴系控制器连接在风轮和永磁同步电机之间，轴系控制器调节风轮输出轴的转速。桨距控制器连接到风轮和永磁同步电机，桨距控制器接收永磁同步电机的反馈信号，调节风轮的桨叶的角度。桨距控制器包括转速控制器和伺服控制器，转速控制器连接到永磁同步电机接收永磁同步电机的反馈信号，伺服控制器连接到转速控制器，伺服控制器调节风轮的桨叶的角度。 

在一个实施例中，电机侧变流器包括第一外环控制器、第一内环控制器、第一坐标变换器、第一门极控制器和第一变流器。第一外环控制器采集永磁同步电机的前端电压和前端功率，第一外环控制器根据前端电压和前端功率生成第一外环控制信号。第一内环控制器连接到第一外环控制器，第一内环控制器采集永磁同步电机的后端电压和后端功率，第一内环控制器根据第一外环控制信号、后端电压和后端功率产生第一内环控制信号。第一坐标变换器连接到第一内环控制器，第一坐标变换器接收第一内环控制信号作为输入，输出经坐标变换的第一内环控制信号的矢量坐标。第一门极控制器连接到第一坐标变换器，第一门极控制器根据所述矢量坐标产生脉冲控制信号。第一变流器连接到第一门极控制器，根据脉冲控制信号调节占空比。 

在一个实施例中，还包括最大功率跟踪器，最大功率跟踪器连接在永磁同步电机和第一外环控制器之间，最大功率跟踪器采集永磁同步电机的最大 功率作为前端功率提供给第一外环控制器。