[發(fā)明專利]風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行控制教學(xué)模擬裝置及其模擬方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610197258.4
• 申請日: 2016-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN105679160B
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧英;田德;張超宇;陳忠雷;龐輝慶
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): G09B23/18
• 分類號(hào): G09B23/18
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

本發(fā)明涉及可再生能源技術(shù)的風(fēng)能與動(dòng)力工程教學(xué)領(lǐng)域，具體為風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行控制教學(xué)模擬裝置及其模擬方法。風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行控制教學(xué)模擬裝置，包括PLC控制器模塊、工具箱、電源模塊、實(shí)驗(yàn)面板區(qū)域、風(fēng)輪特性模塊、風(fēng)電機(jī)組模型；PLC控制器模塊通過連接線分別與實(shí)驗(yàn)面板區(qū)域、風(fēng)輪特性模塊、風(fēng)電機(jī)組模型連接；電源模塊分別為PLC控制器模塊、實(shí)驗(yàn)面板區(qū)域、風(fēng)輪特性模塊提供電源。該裝置用于教學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)，通過PLC控制器模塊和風(fēng)輪特性模快，進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組全自動(dòng)運(yùn)行控制編程，模擬真實(shí)的風(fēng)電機(jī)組發(fā)電運(yùn)行，實(shí)時(shí)觀測到實(shí)驗(yàn)者自主設(shè)計(jì)風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電運(yùn)行、控制策略及其控制運(yùn)行仿真效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可再生能源技術(shù)的風(fēng)能與動(dòng)力工程教學(xué)領(lǐng)域，具體為風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行控制教學(xué)模擬裝置及其模擬方法。

背景技術(shù)

隨著當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電的快速發(fā)展，配合行業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)需求，高等院校風(fēng)力發(fā)電相關(guān)專業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，其專業(yè)教學(xué)大部分采用教師單純講授與工廠參觀的形式，學(xué)生無法進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)，尤其對風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行特性和監(jiān)控的相關(guān)知識(shí)理解不深刻。而真正的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組造價(jià)昂貴、體積巨大、機(jī)組控制策略復(fù)雜難懂，難以將實(shí)際的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)用到普通高校教學(xué)中來。

發(fā)明內(nèi)容

為了滿足教學(xué)需要，克服當(dāng)前教學(xué)方法的缺陷，本發(fā)明提供一種風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行控制教學(xué)模擬裝置及其模擬方法，通過設(shè)計(jì)好的各模塊，模擬了實(shí)際的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)運(yùn)行控制系統(tǒng)。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的方案是：

風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行控制教學(xué)模擬裝置，包括PLC控制器模塊、工具箱、電源模塊、實(shí)驗(yàn)面板區(qū)域、風(fēng)輪特性模塊、風(fēng)電機(jī)組模型；所述的PLC控制器模塊通過連接線分別與實(shí)驗(yàn)面板區(qū)域、風(fēng)輪特性模塊、風(fēng)電機(jī)組模型連接；電源模塊分別為PLC控制器模塊、實(shí)驗(yàn)面板區(qū)域、風(fēng)輪特性模塊提供電源。

PLC控制器模塊，包括輸入端口、輸出端口、液晶屏、RS232接口，通過RS232接口與計(jì)算機(jī)連接。

實(shí)驗(yàn)面板區(qū)包括啟動(dòng)條件模擬區(qū)、運(yùn)行狀態(tài)模擬區(qū)、安全系統(tǒng)模擬區(qū)、模擬信號(hào)輸入?yún)^(qū)、故障報(bào)警模擬區(qū)、變槳?jiǎng)幼髂M區(qū)、偏航動(dòng)作模擬區(qū)組成；

啟動(dòng)條件模擬區(qū)采用6個(gè)并聯(lián)的開關(guān)與PLC控制器模塊的輸入端口連接，分別模擬葉片位置、偏航、閘位、變流器、液壓準(zhǔn)備和變距機(jī)構(gòu)這六個(gè)啟動(dòng)條件；

運(yùn)行狀態(tài)模擬區(qū)采用4個(gè)并聯(lián)的開關(guān)與PLC控制器模塊的輸出端口連接，分別模擬待機(jī)、開機(jī)、并網(wǎng)、停機(jī)這四個(gè)運(yùn)行狀態(tài)；還包括復(fù)位按鈕和手/自動(dòng)并網(wǎng)切換開關(guān)，與PLC控制器模塊的輸入端口連接；

安全系統(tǒng)模擬區(qū)采用6個(gè)串聯(lián)的開關(guān)，分別模擬發(fā)電機(jī)過載、控制器失步、急停、風(fēng)輪超速、過振和發(fā)電機(jī)超速這六個(gè)安全問題，從而模擬實(shí)際風(fēng)電機(jī)組的緊急安全鏈；

模擬信號(hào)輸入?yún)^(qū)有兩個(gè)旋鈕，分別模擬風(fēng)速和風(fēng)向；風(fēng)速由一個(gè)模擬輸入信號(hào)來模擬風(fēng)速大小，將輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為風(fēng)速大小，PLC程序會(huì)根據(jù)模擬輸入風(fēng)速的大小，改變發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，并顯示在液晶屏上；風(fēng)向由一個(gè)模擬輸入信號(hào)來模擬發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速大小，將輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為風(fēng)向大小；

故障報(bào)警模擬區(qū)采用6個(gè)并聯(lián)的開關(guān)與PLC控制器模塊的輸入端口連接，分別模擬偏航系統(tǒng)故障、液壓系統(tǒng)故障、變距系統(tǒng)故障、電氣保護(hù)故障和變流器故障這六個(gè)常見故障；

變槳?jiǎng)幼髂M區(qū)采用變槳電機(jī)與PLC控制器模塊輸出端口連接，通過調(diào)節(jié)順時(shí)針變槳旋鈕和逆時(shí)針變槳旋鈕來模擬正變槳?jiǎng)幼骱拓?fù)變槳?jiǎng)幼鳎蛔儤嵌扔梢粋€(gè)模擬輸入信號(hào)來模擬，將輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為變槳角度；

偏航動(dòng)作模擬區(qū)采用偏航電機(jī)與PLC控制器模塊輸出端口連接，通過調(diào)節(jié)順時(shí)針偏航旋鈕和逆時(shí)針偏航旋鈕來模擬正偏航動(dòng)作和負(fù)偏航動(dòng)作；偏航角度由一個(gè)模擬輸入信號(hào)來模擬，將輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為偏航角度；