[实用新型]一种模拟风机系统教学试验设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及用于风机教学实验的一种模拟风机系统教学试验设备。

背景技术

以往的风机实验台大多都是单向的，只能完成一种发电系统的相关实验，未对风机的整体模型进行模拟仿真。硬件结构简单是目前风机实验台的常态，虽然实验台包含驱动电机、发电机、整流模块、逆变模块，但是单一的硬件结构只能实现单一的电能变换功能，功率也只有几千瓦或十几千瓦，无法对真实的风力发电系统进行模拟。各个硬件结构的分别控制，造成了无法统一协调控制，无法对不同情况的信息反馈做出相应不同的响应控制调节。传感器的缺失，使其无法对整个系统各个环节的状态进行监控。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能够对真实的风力发电系统进行模拟的风机实验台。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供了一种模拟风机系统教学试验设备，包括连接有减速机的机头，减速机与三相异步电动机相连，其特征在于，机头分别与主控柜及总控制柜相连，主控制柜连接至少一台逆变器及泄荷器，逆变器与总电源柜相连，总控制柜连接变频器及人机交互单元，变频器连接三相异步电动机及总电源柜。

优选地，所述人机交互单元采用人机交互界面。

优选地，所述主控制柜与两台逆变器相连，两台逆变器均连接所述总电源柜。

优选地，所述总控制柜采用PLC。

本模拟风机实验台包含一整套结构复杂、功能完善的100千瓦风力发电系统。不仅可以对系统各个环节进行状态监控，还可以对系统进行转速控制、功率控制、变桨调节、偏航调节等。如果运行过程出现异常或故障，能够做到及时报警和故障处理。本模拟风机实验台还提供了通信接口，方便与第三方系统进行数据交换。

附图说明

图1为本实用新型的电路连接框图；

图2为本实用新型的机械布局图；

图3为发电机功率限制控制流程图。

具体实施方式

为使本实用新型更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

在实验室中进行风力机模拟一般有两种方案：

第一种方案，将实际的风力机安装在实验室中，使用一个很大的电风扇来吹动风轮，带动风力发电机运行；第二种方案，使用原动机来模拟风力机风轮特性，带动风力发电机运行。

第一种方案需要很大的场地，由于风能的利用率并不是很高，所以需要比发电机功率大很多的原动机来拖动电风扇的运转；并且在风轮比较大的情况下，所需要占用的场地会很大。第二种方案所需要的场地更小，而且随着电力电子技术以及电机调速技术的发展，通过一些控制方法便可以使得原动机的输出特性与被模拟的风力机输出特性保持一致，从而达到使用原动机代替实际风力机进行风力发电实验研究的目的。并且，该方案相对于第一种方案而言能够模拟更大功率的风力发电系统。因此，目前对于风力发电技术的实验室研究多采用使用原动机进行风力机的风轮模拟。

如图1及图2所示，本实用新型基于上述第二种方案提供了一种模拟风机系统教学试验设备，包括连接有减速机的机头，减速机与三相异步电动机相连，机头分别与主控柜及总控制柜PLC相连，主控制柜连接两台逆变器及泄荷器，逆变器与总电源柜相连，总控制柜连接变频器及人机交互界面，变频器连接三相异步电动机及总电源柜。

总电源柜为变频器提供电源，总控制柜PLC通过通信控制变频器的运行，变频器驱动三相异步电机转动，三相异步电机通过减速机带动机头发电机转动。机头发电机发出的电能通过主控柜整流，再送入逆变器，将电能逆变送回总电源柜。总控制柜PLC一方面控制三相异步电机的运行，进而控制发电机的转速；一方面向机头里的发电机系统控制PLC发送命令或进行数据交换，获取发电机系统的一切运行状态和数据信息。人机交互界面通过与总控制柜PLC进行数据交换，可以实现监控电网三相电压，频率；监控系统整体运行情况；记录系统运行的历史数据；控制运行、停止以及急停操作；可以按照设定功率或风速运行。风机实验平台具备限功率运行能力及可以按照事先设定的风速波动曲线发出对应的功率。按照本工程主动配电网及其控制系统的要求开放端口，并提供通讯协议等技术支持，以满足其远程获取风电机组有关运行数据及下达控制指令的需要。风机实验平台限功率运行后能将指令反馈到驱动电机上，以模拟实现普通风机通过偏航、变桨系统降低输入功率的功能。