[发明专利]一种风力发电实验平台及实验方法

说明书

本发明公开了一种风力发电实验平台及实验方法，包括对托机组、风力调速单元、风能转换单元。对托机组包括双馈式风力发电对托机组和永磁直驱式风力发电对托机组，双馈式风力发电对托机组包括双馈式风力发电机及用于驱动双馈式风力发电机旋转的三相异步调速电机一，永磁直驱式风力发电对托机组包括永磁直驱式风力发电机及用于驱动永磁直驱式风力发电机旋转的三相异步调速电机二。本发明提供了两种风力发电对托机组，涵盖了两种主流的双馈式风力发电机和永磁直驱式风力发电机及其控制方式。本发明能够使学生了解风力发电的基本应用，学习风力发电的工作原理，掌握风力发电的基本特性及测试方法。

技术领域

本发明涉及实验平台技术领域，具体涉及一种风力发电实验平台及实验方法。

背景技术

随着中国新能源战略开始把着重发展风力发电作为重点，因此对风力发电产业技术型人才需求量也呈几何级数似的爆炸性增加。国内各职业院校也都开设了相关专业，将风力发电技术引入课堂。但现有的风力发电设备大多采用变频器控制三相异步电动机转动，带动风力发电机旋转，模拟自然风吹动风力发电机的过程。转动时风力发电机开始发电，另外增加行走电机来模拟风向。这种设计结构复杂、体积较大、运输不便，不能深入了解风力发电的技术原理及其特性。

与此同时，还有些现有的风力发电设备大多都是用变频器V/F控制的，这种控制方式并不能真实地体现实际风场效果，无法实现最大发电功率最大追踪；双馈式风力发电机和直驱式风力发电机各有一套独立的PWM变换器，但其实这两套PWM变换器的硬件一致，只有软件有所不同，这种设计增加投资成本，占用空间，且为满足课堂教学资源与培养高技术型人才需求，更深入了解并研究风力发电技术原理及其特性，因此，研制一套能够兼容双馈式风力发电机和直驱式风力发电机的新型风力发电实验平台对风力发电学科专业建设、教学研究以及产业未来的发展具有重要的意义。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种风力发电实验平台及实验方法，解决了现有技术中风源模拟不真实、模拟发电机种类单一的技术问题。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种风力发电实验平台，其特征在于：包括对托机组、风力调速单元、风能转换单元。所述对托机组包括双馈式风力发电对托机组和永磁直驱式风力发电对托机组，所述双馈式风力发电对托机组包括双馈式风力发电机及用于驱动双馈式风力发电机旋转的三相异步调速电机一，所述永磁直驱式风力发电对托机组包括永磁直驱式风力发电机及用于驱动永磁直驱式风力发电机旋转的三相异步调速电机二。

作为本发明的一种优选方案，前述的一种风力发电实验平台，其特征在于：所述风力调速单元包括：

变频器模块：向三相异步调速电机一、三相异步调速电机二提供不同的工作模式，所述工作模式包括VF控制模式及矢量控制模式；

卸荷电阻模块：消耗双馈式风力发电机、永磁直驱式风力发电机的部分电能；

能源监测模块：对双馈式风力发电机、永磁直驱式风力发电机的输出能源进行采集；

转速监测模块：对双馈式风力发电机、永磁直驱式风力发电机的转速进行采集及监测；

测试模块：提供测试接口，所述测试接口包括发电机侧实验数据测试接口、电动机侧实验数据测试接口及电网侧实验数据测试接口；

励磁电源：向双馈式风力发电机转子侧提供励磁电源；

上位机一：内置风源控制系统，内置风源控制系统设有可视操作界面，风源控制系统用于根据预设风叶参数及风速曲线模拟风速和发电功率的对应曲线关系；所述风叶参数包括桨距角、叶片半径、转动惯量；风源控制系统包括线性VF模型、定叶尖速比控制模型及矢量控制模型。

作为本发明的一种优选方案，前述的一种风力发电实验平台，其特征在于：所述风能转换单元包括：