[实用新型]风力发电模拟平台

说明书

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平台。

背景技术

目前世界市场上风电机主要的调节技术有:定桨距调节风电机技术，变桨距调节风电机技术，主动定桨距调节技术，变速恒频四种。由于陆上风电机受运输、安装等条件限制，单机容量2MW是风电机发展的极限，这主要是因为风电机容量达到2MW后，桨叶长度将达60-70m，陆上运输极为困难，安装用的吊车容量将超过1200-1400t。这种容量的吊车，除了在欧美等发达地区外，其余地区基本没有。同时，在西欧等发达地区，人口较稠密，安装风电机的地点受到较大限制，人们将大力发展海上风电场。

风力发快速发展的同时也而临着一些新的问题和挑战，突出表现为大规模风电并网受限问题和风电机组运行可靠性问题，主要是由于风能资源与电力市场分布不均衡以及风能资源的随机间歇特性和风机控制技术不成熟造成的。由于间歇性同时伴随随机性，使得风力出电表现出明显的不确定性，因此研究风力发电控制技术尤为重要，减小风力出电的不确定性将会促进风电的飞速发展。

要研究风力发电控制技术需要大量的试验研究，最准确的实验方法当然是将风电机组置于风电场，做真实的风电实验。但足，考虚到下述原闪，真实的风电实验很难实施:（1）风速条件无法人为控制。某些风电实验需要偶发的特殊风速条件，长时间等待实验条件必然耽误科研进度。（2）风速风向随机波动，且不易精确测量。这会影响风电实验的数据分析。（3）单台实验风机的安装维护成本很高，特别是大型风电机组的研究。（4）对于不成熟的控制实验存在安全隐患。上述因素使得大部分风电研究，特别是风电控制研究，很难进行现场实验验证，因此，大多数实验室无法具备风场环境或者风电机组实验条件。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种减少成本、提高风力发电效率的风力发电模拟平台。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种风力发电模拟平台，其中，所述风力发电模拟平台包括：

拖动单元，包括二象限变频器和异步电动机，所述二象限变频器控制所述异步电动机转速转矩变化；

发电单元，包括四象限变频器和异步发电机，所述四象限变频器控制所述异步发电机并网发电或者离网发电，所述异步发电机与异步电动机之间连接轴相连接；

控制单元，包括可编程逻辑控制器、通信端和程序调试端，所述通信端为所述可编辑逻辑控制器和程序调试端提供通信指令，所述程序调试端为所述可编程逻辑控制器提供风速模型，所述可编辑逻辑控制器包括模拟输出模块、开关量输出模块和中央处理模块，所述中央处理模块给定所述异步电动机启停指令和转速指令，所述开关量输出模块给定所述二象变频器转速或转矩切换指令，所述开关量输出模块给定所述异步发电机启停指令，所述模拟输出模块给定所述四象限变频器频率指令；

测速单元，包括速度编码器，所述速度编码器测得所述连接轴转速，将转速值提供至所述中央处理模块。

其中，所述异步电动机连接转速齿轮箱，以降低所述连接轴转速提升转矩。

其中，所述程序调试端根据所述风速模型获得给定风速，以及根据所述速度编码器检测到的转速，计算出所述异步电动机的输出转矩，并将所述输出转矩通过所述开关量输出模块给定至所述二象限变频器。                                                                                              

其中，所述异步电动机设置磁通矢量转矩控制结构，所述磁通矢量转矩控制结构包括磁通调节器、电流调节器、磁通观察器和三相PWM，所述开关量输出模块给定磁通至所述磁通调节器，给定转矩至所述电流调节器，所述磁通观察器检测所述异步电动机三相定子电流和转子转速，并计算出转子磁通及其转角，并给定三相交流信号至所述三相PWM，所述三相PWM控制所述异步电动机矢量转矩。

其中，所述四象限变频器设置三相PWM并网逆变器。

其中，所述三相PWM并网逆变器包括依次连接的电压外环PI调节器、电流内环PI调节器、电压矢量空间运算器、电流和电压的三相静止坐标-两相旋转直角坐标变换器和电流三相静止坐标-两相静止直角坐标变换器，所述电压外环PI调节器从所述模拟输出模块获得给定频率，并给定所述电压空间矢量运算器电压矢量，所述电流内环PI调节器补偿所述电压矢量，电流和电压的三相静止坐标-两相旋转直角坐标变换器和电流三相静止坐标-两相静止直角坐标变换器对电压矢量和电流矢量进行变换。