[發明專利]一種風力發電模擬仿真平臺

在審

• 申請號: 201710337414.7
• 申請日: 2017-05-15
• 公開（公告）號: CN106972796A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 汪篤軍;劉天羽;袁碩;王文超;金鵬飛;詹俊
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: H02P9/00
• 分類號: H02P9/00
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司31227
• 代理人: 孟旭彤

技術領域

本發明屬于風力發電技術領域，特別涉及一種風力發電模擬仿真平臺。

背景技術

現有的永磁風力發電機模擬平臺包括有：

電動機通過傳動裝置帶動風力發電機，來模擬風力發電機系統；以及，

通過軟件搭建風力發電系統的模型便實現風力發電系統的模擬。

現有模擬裝置未考慮風剪塔影效應對風力機運行的影響，用真實的直驅型風力發電機模擬，體積較大，價格昂貴，對實驗場所的要求比較高。

發明內容

本發明提供了一種風力發電模擬仿真平臺。

本發明的技術方案是，一種風力發電模擬仿真平臺，包括背靠背變流器單元、控制單元、濾波單元、負載單元和信息采集單元，

背靠背變流器單元包括網側整流器單元和負載側逆變器單元，

控制單元由整流控制單元和虛擬風力發電控制單元組成，

信息采集單元連接仿真平臺的電網輸入端、仿真平臺的負載輸出端和網側整流器單元與負載側逆變器單元的連接端。

進一步的，虛擬風力發電控制單元包括虛擬風力發電系統控制器，

所述虛擬風力發電系統控制器中的計算模塊包括輸出含風力機、傳動裝置以及風力發電機數學模型模塊，

虛擬風力發電系統控制器中的處理器通過計算控制負載側逆變器單元的輸出脈沖，來模擬風力發電機的輸出，輸出的電能經過濾波單元濾波，給負載單元供應所需電能。

所述虛擬風力發電系統控制器中的計算模塊還包括虛擬同步模型，該模型用于模擬風力發電機的轉動慣性。

所述風力發電模擬仿真平臺用于模擬永磁直驅型風力發電機的風力發電。

本發明的風力發電模擬仿真平臺，無需真實的風力機、傳統系統以及直驅型風力發電機；其硬件結構是由濾波裝置、背靠背變流器、電路開關、信號采集裝置以及相關的控制設備構成；將真實的風力機系統、傳動裝置系統和風力發電機通過其數學模型虛擬化，并將風力機受風影響而產生的風剪塔影效應考慮在內，使模擬更具真實性。

本發明的永磁直驅型風力發電機模擬平臺，其具有較好的經濟性和仿真研究的靈活性，能夠在占地面積較小的情況下，實現對風力發電系統相關控制策略的模擬研究。

附圖說明

圖1是本發明的仿真平臺的組成示意圖。

圖2是本發明中虛擬風力發電控制器組成示意圖。

1——背靠背變流器單元，11——網側整流器單元，12——負載側逆變器單元，

2——控制單元，21——整流控制單元，22——虛擬風力發電控制單元，

3——濾波單元，4——負載單元，5——信息采集單元，

221——風力機的數學模型，222——傳動裝置數學模型，223——風力發電機數學模型。

具體實施方式

本發明風力發電系統原理示意圖如圖1所示，其主體結構由背靠背變流器單元1，控制單元2，以及濾波單元3和負載單元4以及信息采集單元5構成。背靠背變流器單元1包括網側整流器11和負載側逆變器12，控制單元2由整流控制單元21和虛擬風力發電控制單元22組成。

本發明工作原理為：以IGBT為開關器件網側整流流器11由整流控制單元21控制，將電網輸入的三相正弦電整流成直流電，充當負載側逆變器12的直流電壓源；風速信息傳入虛擬風力發電控制單元22，經過虛擬風力發電控制單元22中的虛擬風力發電系統控制器，輸出含風力機、傳動裝置以及風力發電機數學模型處理后信號來控制負載側逆變器12出發脈沖，來模擬風力發電機的輸出，輸出的電能經過濾波單元3濾波，給負載單元4供應所需電能。

虛擬風力發電控制器如圖2所示，其由含風剪塔影效應的風力機數學模型221、傳動裝置數學模型222以及永磁直驅型風力發電機的數學模型223構成。當采集的風速信號輸入虛擬風力發電系統22后，虛擬風力發電系統將風速信號通過風力機的數學模型221計算得出含風剪塔影效應的風力機的機械轉矩轉速，再經過傳動裝置數學模型222輸出帶動風力發電機的機械轉矩和轉速，最后經過風力發電機數學模型223的計算得出逆變器的相關觸發信號參考值。