[發明專利]微電網半實物仿真系統及風力發電機閉環控制方法

有效

• 申請號: 201611092502.7
• 申請日: 2016-12-01
• 公開（公告）號: CN106777596B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 劉忠途;李尚宇;董方敏;任東;許旭東
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q50/06
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

1.一種微電網半實物仿真系統，其特征在于，包括：依次連接的輸入參數控制模塊、風力發電機仿真模塊及并網模塊；

所述輸入參數控制模塊，用于將模擬得到的風力發電機的輸入參數發送至所述風力發電機仿真模塊；

所述風力發電機仿真模塊，用于根據接收的所述輸入參數進行仿真運行；

所述并網模塊，用于控制所述風力發電機仿真模塊接入微電網模擬源及本地電網；

其中，所述風力發電機仿真模塊包括：依次連接的直流電動機、傳動機構及發電機；

所述直流電動機與直流電機控制器通信連接，且根據所述直流電機控制器發送的輸入參數模擬風力電動機的運行，使得所述直流電動機的輸出功率和輸出轉矩與所述風力電動機相同；

所述傳動機構的兩側分別連接所述直流電動機及發電機的轉動端；

所述發電機根據所述傳動機構與直流電動機的同步運行產生幅值和頻率變化的交流電，并將該幅值和頻率變化的交流電傳輸至所述并網模塊；

所述直流電動機為無刷直流電機BLDCM；

根據所述發電機的輸出轉矩與轉速特性，采用轉矩閉環模擬策略，控制所述無刷直流電機BLDCM與所述發電機輸出相同。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述輸入參數控制模塊包括：風力發電機實時模擬器、直流電機控制器及供電電源；

所述風力發電機實時模擬器用于根據風力電動機的輸出參數，采用風力發電機閉環控制方法獲取所述風力發電機的輸入參數，并將所述輸入參數發送至直流電機控制器；

所述直流電機控制器根據所述輸入參數控制所述風力發電機仿真模塊進行仿真運行；

所述供電電源分別連接所述風力發電機實時模擬器及直流電機控制器；

其中，所述輸出參數包括不同的風力環境、風力電動機的輸出轉矩與轉速；所述輸入參數包括電樞電流和轉速。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述直流電動機上設有速度傳感器，且所述速度傳感器與所述直流電機控制器通信連接，將所述直流電動機在運行時的速度和加速度發送至所述直流電機控制器。

4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述傳動機構為齒輪箱，且所述齒輪箱將所述直流電動機產生的動作傳遞給所述發電機的轉動端。

5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述并網模塊包括：分別連接至電網的逆變器、微電網實時模擬器、發電機控制器及RLC防孤島負載；

所述逆變器的一端與發電機的輸出端連接，另一端分別連接所述微電網實時模擬器，且所述逆變器將接收的幅值和頻率變化的交流電通過變流系統轉換為直流電能，再將所述直流電能轉換為與本地電網同頻率且同相位的正弦波電流，并輸入本地電網；

所述發電機控制器與所述發電機通信連接；

所述微電網實時模擬器用于設置電網變化參數；

所述RLC防孤島負載的孤島模式為主動防孤島和被動防孤島相結合的模式；

其中，所述電網變化參數包括：頻率漂移及電壓突變參數。

6.一種基于權利要求1所述的系統的風力發電機閉環控制方法，其特征在于，包括：

步驟1.所述風力發電機實時模擬器根據速度傳感器獲取直流電動機的轉速及預設的齒輪變速比，確定所述風力發電機的轉速；

步驟2.所述風力發電機根據所述風力發電機的轉速及預設風速計算得到所述風力發電機的氣動轉矩；

步驟3.所述風力發電機實時模擬器將所述風力發電機的氣動轉矩發送至所述直流電機控制器。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

步驟4.所述直流電機控制器根據所述風力發電機的氣動轉矩調節直流電動機的電樞電壓，使得所述風力發電機仿真模塊的輸出轉矩與風力發電機的氣動轉矩相同。

8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟1之前還包括：

步驟0.根據所述直流電動機的反電動勢、相電流與轉速，確定所述風力發電機的電磁轉矩反饋值；

其中，所述相電流根據設置在所述直流電動機上的相電流傳感器與轉速傳感器獲取，所述反電動勢根據設置在所述直流電動機上的滑膜觀測器獲取。