[發明專利]大型風機縮比模型教學實訓實驗臺及其并網檢測方法

有效

• 申請號: 201210554020.4
• 申請日: 2012-12-19
• 公開（公告）號: CN103021254B
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 段振云;邢作霞;張明遠;楊俊友;姜立兵;張忠叢;井艷軍;趙文輝;段博志
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙)21115
• 代理人: 宋鐵軍,周智博

技術領域：

本發明屬于風力發電的高教儀器設備領域，特指一種雙饋風力發電機組仿真模擬設備，應用于雙饋風力發電機組仿真模擬試驗臺及其并網檢測方法。

背景技術：

近年來，在化石能源日益消耗并造成環境嚴重惡化的今天，風能作為清潔能源已經等到廣泛的應用，它越來越被人們重視，其中一種有效的利用發式就是風力發電，風力發電成為各國的研究重點。要進行風力發電控制技術的研究，最理想的方法是進行現場試驗。但是受環境、白然因素、天氣、設備的體積龐大等條件的影響，不能隨時對風力發電系統進行試驗，現場條件又較為惡劣，這給現場試驗帶來很多困難。因此在實驗室構造風力發電技術的模擬平臺就變得很有必要，通過模擬平臺來模擬實際風力機的工作特性，利用風力機的模擬特性進行風力發電技術的相關研究。

世界上主要的風力發電技術中，雙饋風力發電機技術是最優化的技術，雙饋風力發電機組已經成為當今風力發電中的主流機型，目前，針對風力發電機試驗臺主要是針對低電壓穿越性能的試驗和機組出場前的測試。并未有全面的實驗仿真模擬系統用于實驗教學。

以往實驗臺都是單向的，只能完成一種發電系統的相關實驗，而并未對風機的整體模型進行模擬實驗。

發明內容：

發明目的：本發明提供一種大型風機縮比模型教學實訓實驗臺及其并網檢測方法，其目的是解決以往的實驗臺只能完成一種發電系統的相關實驗而無法全面的實現仿真模擬實驗教學的問題。

技術方案：本發明是通過以下技術方案來實現的：

一種大型風機縮比模型教學實訓實驗臺，其特征在于：該實驗臺主要包括葉輪、拖動電機、雙饋發電機、雙向變流器、系統控制器和并網柜；葉輪設置在輪轂上，輪轂通過主軸與齒輪箱連接，齒輪箱通過同步帶輪與拖動電機連接，拖動電機一方面連接雙饋發電機，另一方面通過風況模擬驅動系統連接至變壓器，變壓器連接至并網柜；雙饋發電機一方面通過定子并網開關及定子空開連接至變壓器，另一方面連接至雙向變流器，雙向變流器連接至變壓器；系統控制器連接雙向變流器。

在葉輪的輪轂上還設置有偏航電機，在齒輪箱上設置有滑環，偏航電機和滑環均連接至系統控制器。

在拖動電機與雙饋發電機之間設置有與液壓站連接的高速閥，高速閥也連接至系統控制器。

雙饋發電機通過du/dt濾波器連接至雙向變流器，雙向變流器通過輸入濾波器及并網開關連接至變壓器。

系統控制器連接至雙向變流器的變流控制器。

如上所述的大型風機縮比模型教學實訓實驗臺的并網檢測方法，其特征在于：該方法為將三只燈泡直接跨接于電網與雙饋發電機定子的對應相之間，具體步驟如下：①通過雙饋變流器調節發電機轉子勵磁電流的大小改變定子端感應電壓，使定子感應電壓與電網電壓的幅值、頻率和相位相同；②電壓調整好后，如果相序一致，燈光應該表現為明暗交替，如果燈光不是明暗交替，則說明相序不一致，這時應該調整發電機的出線相序，必須停止拖動系統等到發電機轉速為零，斷開隔離開關之后調整轉子相序或者定子相序實現，嚴格保證相序一致；③根據f₁＝f₂+f_m，其中f₁網側電壓頻率，f₂勵磁電流頻率，f_m發電機軸旋轉頻率，調節發電機轉速或者調節雙饋變流器勵磁電流的頻率來改變定子側感應電壓的頻率直到燈光明暗交替十分緩慢時，說明定子感應電壓的頻率和電網電壓頻率十分接近，這時等待燈光完全變暗的瞬間到來，即可合閘并網開關。

實驗臺的變流器控制策略，該控制策略包括外環控制和內環制器；外環控制選用的是有功和無功控制，有功功率外環可以為轉矩或轉速外環控制，內環制器為電流閉環控制，其中定子側有功功率p_s、定子側無功功率Q_s、電磁轉矩T_e和轉子轉速ω_r為測試儀器實測的數值反饋到控制器中。