[發明專利]一種基于無刷同步發電機的風力發電模擬系統

無效

• 申請號: 201010148899.3
• 申請日: 2010-04-16
• 公開（公告）號: CN101814745A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 鄭恩讓;胡世忠;張玲;高飛
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02P9/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 汪人和

技術領域

本發明屬于風力發電模擬系統領域，涉及一種風力發電模擬系統，尤其是一種基于無刷同步發電機的風力發電模擬系統。

背景技術

我國進入風力發電技術的研究和開發階段以來，風力發電技術無論在科學研究方面，還是在設計制造方面均有了不小的進步和提高，但是現在的事實是風力發電的核心技術還不被我國所掌握，風力發電水平還不高，所以很有必要加強風電技術的研究，但是目前國內關于風力發電的模擬系統還不多，尤其沒有一種基于無刷同步發電機的風力發電模擬系統。而且，由于受到風力場、風電機組的試驗投資成本、場地等條件的限制，在實際中研究風力發電系統的各種特性、控制方案等受到很大的限制。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種基于無刷同步發電機的風力發電模擬系統，該系統可以為進一步研究風力發電技術提供方案，同時解決實際研究中風力場、風電機組投資成本、場地等條件的限制問題。而且該系統能量轉換率高，由于沒有滑環和電刷，可以有效提高系統的可靠性和安全性。

本發明的目的是通過以下技術方案來解決的：

這種基于無刷同步發電機的風力發電模擬系統，包括電網、變頻器和電動機，另外還包括有一無刷同步風力發電機，所述變頻器的輸入端連接在電網上，變頻器的輸出端與電動機連接，電動機的輸出軸連接到無刷同步風力發電機的輸入軸上，發電機的電流輸出端連接有一整流逆變電路，所述整流逆變電路的輸出端連接到電網上；所述整流逆變電路和變頻器還連接有一控制模塊。

上述整流逆變電路是基于AFE的全功率整流逆變電路。

上述控制模塊包括微處理器以及分別與微處理器連接的控制臺和信號采集模塊，所述微處理器還分別通過第一驅動電路和第二驅動電路與變頻器和四象限整流逆變電路連接；所述信號采集模塊采集無刷同步風力發電機的狀態數據并傳送給微處理器，微處理器將信號采集模塊的數據進行處理，顯示于控制臺上，控制臺向第一驅動電路和第二驅動電路分別發出信號，驅動變頻器和整流逆變電路工作。

上述信號采集模塊采集無刷同步風力發電機的狀態數據包括定子電流、定子電壓、轉子電流、轉子電壓和電機轉速。

在以上所述控制臺上設定控制參數，所述控制參數是根據信號采集模塊采集到無刷同步風力發電機的狀態數據來設定，控制參數包括發電機轉子勵磁電流的頻率、相位和幅值，發電機定子電流以及電動機的電壓、電流和轉速。

上述微處理器為編程控制器、PCC或者單片機。

進一步的，上述微處理器采用西門子S7-300可編程控制器。

本發明的模擬系統采用變頻器2和電動機3模擬風力發電系統的葉片部分，通過無刷同步風力發電機發電，其中采用的是無刷同步風力發電機，由于沒有滑環和電刷，提高了系統的可靠性和安全性。另外本發明在無刷同步風力發電機發電的輸出端接了一個整流逆變電路，不僅能消除高次諧波，提高功率因數，而且不受電網波動的影響，具有良好的動態特性。

附圖說明

圖1為發明的結構示意圖；

圖2為控制模塊6的結構框圖。

其中：1為電網；2為變頻器；3為電動機；4為無刷同步風力發電機；5為整流逆變電路；6為控制模塊。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述：

參見圖1，本發明的該種基于無刷同步發電機的風力發電模擬系統，包括電網1、變頻器2、電動機3和無刷同步風力發電機4。變頻器2的輸入端連接在電網1上，變頻器2的輸出端與電動機3連接，電動機3的輸出軸連接到無刷同步風力發電機4的輸入軸上，發電機4的電流輸出端連接有一整流逆變電路5，其中整流逆變電路5是基于AFE的全功率整流逆變電路，整流逆變電路5的輸出端連接到電網1上使整個系統形成一個閉環回路。另外整流逆變電路5和變頻器2還連接有一控制模塊6，控制系統6用來控制變頻器2和基于AFE的全功率整流逆變電路5，完成系統的控制功能。