[發明專利]低壓-中壓風力發電模擬實驗平臺

有效

• 申請號: 201210173899.8
• 申請日: 2012-05-30
• 公開（公告）號: CN102692601A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 謝震;張興;盧磊;劉淳;李飛;劉芳
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34;H02J3/38
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，特別涉及風力發電實驗模擬技術領域，具體為一種低壓-中壓風力發電系統實驗平臺。

背景技術

風力發電作為一種有效的可再生能源利用形式，近年來越來越受到關注，但是由于條件所限大量的實際風場實驗驗證是不現實的，為了高效的對系統控制策略及軟硬件進行驗證，通常需要對風力發電系統進行前期的實驗室地面模擬實驗研究，因而風力發電實驗室模擬實驗系統應用而生。

《風力發電機組風輪功率輸出特性模擬實驗方法》(CN136351,沈陽工業大學)公開了精確地風速模型，適用于模擬實際風電場的工況；《一種變速恒頻風力雙饋發電機實驗模擬系統》(CN1972115A,中國科學院電工研究所)公開的模擬實驗平臺可以模擬水力雙饋發電機系統；?

經過長期的努力，我國的風力發電相關技術有了長足的進步，但仍未掌握其核心技術，技術水平任較低。風力發電實驗平臺作為風電的基礎研究平臺，其相關技術有待搞。現有的風力發電實驗系統均為低壓實驗平臺，對中壓網路未有涉及。?

發明內容

為彌補現有的技術缺陷，本發明的提供一種低壓-中壓風力發電實驗系統，既可對現有的低壓雙饋機型并網發電提供實驗平臺，也可為中壓異步電機并網發電相關技術研究提供基礎硬件平臺支持；為研究低中壓風力發電中的關鍵問題提供了實驗研究平臺。

本發明采用的技術方案是：

低壓-中壓風力發電模擬實驗平臺，其特征在于：包括有配電系統、中壓異步電機及其控制系統、聯軸器、低壓雙饋異步電機及其控制系統，上位機監控系統，所述的中壓異步電機及其控制系統包括有中壓籠型異步電機、第二變壓器、三電平四象限變頻器、濾波升壓單元，電網經過配電系統接入第二變壓器，第二變壓器與三電平四象限變頻器連接，三電平四象限變頻器經過濾波升壓單元控制連接中壓籠型異步電機；所述的低壓雙饋異步電機及其控制系統包括有低壓雙饋電機、背靠背變流器、濾波單元、并網開關、第三變壓器，低壓雙饋電機的定子通過并網開關接入電網，低壓雙饋電機的轉子接入背靠背變流器，背靠背變流器經過濾波單元后，通過第三變壓器接入電網；所述的中壓籠型異步電機與低壓雙饋電機之間通過聯軸器連接，所述的上位機監控系統分別與三電平四象限變頻器、背靠背變流器通信連接，下發控制指令，時時監控實驗平臺運行。

所述的中壓異步電機及其控制系統還包括有光電編碼器，光電編碼器與中壓籠型異步電機的轉軸相連，用于檢測中壓籠型異步電機的轉速。

所述的背靠背變流器包括有機側變流器和網側變流器，機側變流器連接低壓雙饋電機的轉子，網側變流器經過濾波單元后，通過第三變壓器接入電網。

所述的配電系統包括有第一變壓器、進線柜、變壓器保護柜、出線柜。

所述的聯軸器包括有扭矩傳感器，用于檢測中壓籠型異步電機和低壓雙饋電機的扭矩。

本發明的實驗平臺采用中壓異步機-低壓雙饋電機對拖模式，兩臺電機控制器均采用四象限運行的整流-逆變的背靠背系統。在中壓異步電機模擬風力機驅動雙饋電機，雙饋電機通過背靠背變流器并網運行模式時，本實驗平臺可作為雙饋風力發電機機型的研究平臺；當雙饋電機模擬風力機驅動中壓異步電機，中壓異步電機通過一個三電平四象限變頻器并網發電時，本平臺可用作中壓異步發電機的研究平臺。達到一個平臺模擬兩種不同電壓等級、兩種不同風力發電機型的目的。?

與現有技術相比，本發明有如下優勢和有效益果：

1、本發明設計了異步電機-雙饋電機對拖模擬風電系統，模擬平臺的電機控制器均采有四象限運行背靠背變流器，可實現雙饋電機并網發電或異步電機并網發電，達到了一個模擬平臺模擬兩種不同并網發電機機型的目的，平臺具有通用性、擴展性。

2、本發明設計了一種低壓-中壓風力發電模擬平臺，可模擬兩種電壓等級下的風力發電系統；特別對于中壓異步電機發電模式，可反映海上風電場的運行狀況。

3、本發明設計的風力發電模擬實驗平臺，可做為風力發電的基礎平臺，研究電能質量，變流器并網控制，電網適應性，低電壓穿越等重難點問題。

附圖說明

圖1為本發明的低壓-中壓風力發電實驗平臺的系統示意圖。

圖2為本發明的雙饋電機控制結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步說明。