[發(fā)明專利]一種風(fēng)力發(fā)電動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310722043.6
• 申請(qǐng)日: 2013-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN103713598A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張廣明;李俊;嵇保健;王德明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種風(fēng)力發(fā)電動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)力發(fā)電動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括：網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模塊、PLC主控系統(tǒng)模塊、偏航變漿系統(tǒng)模塊、風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)模擬模塊、變流系統(tǒng)模塊、檢測(cè)系統(tǒng)模塊、安全保護(hù)系統(tǒng)模塊、觸摸屏模塊；

網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模塊，用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、風(fēng)機(jī)控制、參數(shù)設(shè)置、查閱信息；

PLC主控系統(tǒng)模塊，與網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模塊、偏航變漿系統(tǒng)模塊、風(fēng)力機(jī)模擬系統(tǒng)模塊、變流系統(tǒng)模塊、檢測(cè)系統(tǒng)模塊、安全保護(hù)系統(tǒng)模塊、觸摸屏模塊連接，用于接收系統(tǒng)模塊的信息并控制系統(tǒng)模塊的工作，有數(shù)據(jù)采集與統(tǒng)計(jì)，風(fēng)機(jī)正常工作邏輯控制、故障診斷及保護(hù)；

偏航變槳系統(tǒng)模塊，與所述PLC主控系統(tǒng)模塊連接，接收所述PLC主控系統(tǒng)模塊的控制信號(hào)，用于偏航控制、槳距調(diào)節(jié)、槳角采集、異常保護(hù)；

風(fēng)力機(jī)模擬系統(tǒng)模塊，與所述PLC主控系統(tǒng)模塊連接，接收所述PLC主控系統(tǒng)模塊的控制信號(hào)，用于風(fēng)速調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)速控制；

變流系統(tǒng)模塊，與所述PLC主控系統(tǒng)模塊連接，接收所述PLC主控系統(tǒng)模塊的控制信號(hào)，用于電力變換、功率控制、轉(zhuǎn)矩控制、功率因數(shù)調(diào)節(jié)；

檢測(cè)系統(tǒng)模塊，與所述PLC主控系統(tǒng)模塊連接，接收所述PLC主控系統(tǒng)模塊的控制信號(hào)，用于數(shù)字量采集和模擬量采集，檢測(cè)風(fēng)速、風(fēng)向、電機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)轉(zhuǎn)矩信號(hào)以及變流器直流母線的電壓、電流，變流器所有與網(wǎng)側(cè)相連的三相電壓和三相電流；

安全保護(hù)系統(tǒng)模塊，與所述PLC主控系統(tǒng)模塊連接，接收所述PLC主控系統(tǒng)模塊的控制信號(hào)，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)組的強(qiáng)風(fēng)保護(hù)、參數(shù)越限保護(hù)、電壓電流保護(hù)、啟動(dòng)與關(guān)機(jī)保護(hù)，緊急停機(jī)保護(hù)；

觸摸屏模塊，與所述PLC主控系統(tǒng)模塊連接，接收所述PLC主控系統(tǒng)模塊的控制信號(hào)，用于用戶手動(dòng)輸入命令與信息實(shí)時(shí)顯示。

2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述偏航變槳系統(tǒng)模塊還包括：風(fēng)輪模擬系統(tǒng)、變槳閉環(huán)控制、PLC、偏航閉環(huán)控制；

風(fēng)輪模擬系統(tǒng)，與變槳閉環(huán)控制、PLC、偏航閉環(huán)控制連接，用于使用電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)吹風(fēng)來模擬實(shí)際風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速和模擬實(shí)際槳葉的偏航和變漿運(yùn)動(dòng)；

PLC，與所述風(fēng)輪模擬系統(tǒng)連接，接收所述風(fēng)輪模擬系統(tǒng)連接的模擬信號(hào)，用于進(jìn)行閉環(huán)控制運(yùn)算和定位；

變漿閉環(huán)控制，與所述風(fēng)輪模擬系統(tǒng)連接，接收所述風(fēng)輪模擬系統(tǒng)連接的模擬信號(hào)，用于根據(jù)測(cè)得的風(fēng)速計(jì)算出當(dāng)前的最佳漿距角β^*，與實(shí)際漿距角β進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)變漿的目的；

偏航閉環(huán)控制，與所述風(fēng)輪模擬系統(tǒng)連接，接收所述風(fēng)輪模擬系統(tǒng)連接的模擬信號(hào)，向所述風(fēng)輪模擬系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)，用于根據(jù)測(cè)得的風(fēng)向計(jì)算出應(yīng)跟蹤的方位角α^*，與實(shí)際電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)的方位角α進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)偏航的目的。

3.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述PLC，還包括：

用于與主控制器S7-317PLC進(jìn)行通信的RS485通信接口、用于進(jìn)行閉環(huán)控制算法計(jì)算的中央處理器模塊；

用于進(jìn)行變漿閉環(huán)控制的1號(hào)定位模塊；

用于進(jìn)行偏航閉環(huán)控制的2號(hào)定位模塊。

4.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述變漿閉環(huán)控制具體操作為：

第一步、根據(jù)測(cè)得的風(fēng)速計(jì)算出當(dāng)前的最佳漿距角β^*，與實(shí)際的位置信號(hào)1，即實(shí)際漿距角β進(jìn)行比較；

第二步、進(jìn)行閉環(huán)控制后經(jīng)1號(hào)定位模塊發(fā)出脈沖信號(hào)；

第三步、經(jīng)1號(hào)V80驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)1帶動(dòng)槳葉作水平圓周運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)變槳的目的。

5.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述偏航閉環(huán)控制具體操作為：

第一步、根據(jù)測(cè)得的風(fēng)向計(jì)算出應(yīng)跟蹤的方位角α^*，與實(shí)際的位置信號(hào)2，即實(shí)際電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)的方位角α進(jìn)行比較；

第二步、進(jìn)行閉環(huán)控制后經(jīng)2號(hào)定位模塊發(fā)出脈沖信號(hào)；

第三步、經(jīng)2號(hào)V80驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)2帶動(dòng)電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)作水平圓周運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)偏航的目的。

6.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述變流系統(tǒng)模塊還包括：電子開關(guān)柔性負(fù)載、DSP處理器、FPGA模塊、光耦隔離驅(qū)動(dòng)電路，主電路；

電子開關(guān)柔性負(fù)載，可以是對(duì)稱的、不對(duì)稱的、線性、非線性的感性、容性負(fù)載；

DSP處理器，用于提供電流傳感器檢測(cè)負(fù)載的三相電流i_a、i_b和i_c，電壓傳感器檢測(cè)三相電壓e_a、e_b和e_c，經(jīng)過鎖相環(huán)得到電網(wǎng)電壓同步信號(hào)，經(jīng)過同步旋轉(zhuǎn)矢量電流PI控制算法的計(jì)算可以得到調(diào)制度m；

FPGA模塊，與光耦隔離驅(qū)動(dòng)電路連接，傳遞PWM觸發(fā)信號(hào)給光耦隔離驅(qū)動(dòng)電路，通過SPI總線接收DSP處理器計(jì)算最終的結(jié)果m、鎖相環(huán)相位角θ和鎖相頻率f_net，采用空間矢量脈寬調(diào)制SVPWM算法形成6路帶有死區(qū)的PWM觸發(fā)信號(hào)；

光耦隔離驅(qū)動(dòng)電路，與所述FPGA模塊連接，接收傳遞PWM觸發(fā)信號(hào)，用于將所述FPGA模塊輸出的PWM信號(hào)經(jīng)過放大，隔離，形成具有真正驅(qū)動(dòng)能力的驅(qū)動(dòng)信號(hào)去驅(qū)動(dòng)逆變器主電路的各個(gè)功率開關(guān)管工作；

主電路，與所述光耦隔離驅(qū)動(dòng)電路連接，接收光耦隔離驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由直流穩(wěn)壓電源給6個(gè)功率開關(guān)管供電。