[發明專利]一種風力發電的模型仿真系統及方法

有效

• 申請號: 202110591862.6
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113279919B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 朱博迪;曾榮漢;劉超飛;陳燕;殷儒希;畢玉冰;崔逸群;呂珍珍;胥冠軍
• 申請（專利權）人: 華能國際電力股份有限公司;西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00;G05B17/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公布了一種風力發電的模型仿真系統及方法，該風力發電的模型仿真系統包括模擬風力裝置模塊、偏航裝置模塊、變槳裝置模塊、風機模型模塊、傳感器與控制模塊和模擬仿真模塊。本發明通過模擬風力裝置模塊進行各種風力大小的送風模擬；偏航裝置模塊通過風速風向傳感器向仿真機傳送數據，并且可以通過主控制器PLC控制偏航電機進行偏轉；變槳裝置模塊通過改變槳葉的迎風角度，在仿真機中得到不同情況下的采集數據；風機模型模塊內部裝載了偏航電機、變槳電機、發電機，發電機通過電線和模擬量/數字量轉換器，向仿真機傳送電流的信息。本發明提供了一種低成本的風電模型仿真，用于對風電的發電優化、工控安全等領域的實驗研究裝置。

技術領域

本發明專利涉及風力發電與仿真領域，具體涉及小型化的電機傳動，主控制器PLC，傳感器，以及信號傳輸與仿真。

背景技術

在清潔能源日趨得到重視并且發展的今天，大規模的風電機組不斷投入運行，風電系統的各種性能、科研、安全研究也是首當其沖。現在對風電機組的大部分重要研究是采用直接購買實物整機的方式進行實驗分析與數據采集。然而，風電機組造價高昂，如果使用傳統的研究方法進行研究，成本和門檻過高。所以，本發明旨在發明一種風力發電的模型仿真方法及裝置，進行替換真實風機的實驗研究。

發明內容

為了解決以上問題，本發明的目的在于提供了一種風力發電的模型仿真系統及方法，該系統具有低成本，高仿真還原度的優點，用于風力發電的發電優化、工控安全等領域的實驗研究。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種風力發電的模型仿真系統，包括模擬風力裝置模塊1、偏航裝置模塊2、變槳裝置模塊3、風機模型模塊4、傳感器與控制模塊和仿真機5；

所述模擬風力裝置模塊1的環繞圓形導軌1-4的圓心設置，所述偏航裝置模塊2、變槳裝置模塊3和風機模型模塊4的主體部分位于圓形導軌1-4的圓心；

所述模擬風力裝置模塊作用是提供模擬的風力場景，包括風扇 1-1，風扇1-1連接在伸縮桿1-2的上端，伸縮桿1-2的下端連接風扇底座1-3，伸縮桿1-2能夠調節高度，圓形導軌1-4安裝在風扇底座 1-3的下端，使得風扇底座1-3能夠在圓形導軌1-4上自由滑動；

所述風機模型模塊4包括風機保護殼4-3，交流發電機4-1放置在風機保護殼4-3的內部，三個槳葉緊固裝置4-2按照垂直方向均勻排列在風機保護殼4-3上；

所述偏航裝置模塊2包括偏航電機2-1，偏航電機2-1安裝在風機模型模塊4中的風機保護殼4-3的內部，并且通過信號線與主控制器PLC 2-4相連，主控制器PLC 2-4通過信號線與對風舵2-2相連，對風舵2-2放置在圓型導軌的圓心1-4，高度低于風機模型模塊4；對風舵2-2能夠根據風向自動對風，采集此時的迎風角度、風力大小信息，傳送至主控制器PLC2-4，主控制器PLC 2-4通過控制偏航電機2-1控制風機模型模塊4的水平旋轉角度；

所述變槳裝置模塊3包括變槳電機3-1，變槳電機3-1安裝在風機模型模塊4中的風機保護殼4-3的內部，并且通過信號線與主控制器PLC 2-4相連，變槳電機3-1連接槳葉3-2，能夠調節槳葉3-2繞槳葉軸心的旋轉角度，槳葉3-2直接安裝在風機模型模塊4中的槳葉緊固裝置4-2上，并且能更換若干套規格大小不同的槳葉；

所述傳感器與控制模塊：包括在變槳裝置模塊3中的槳葉3-2上安裝的速度傳感器獲得此時槳葉的旋轉速度，在偏航裝置模塊2的對風舵2-2上安裝的風速風向傳感器2-3獲得此時風速風向的信息，在風機模型模塊4上安裝的角度測量儀上獲取此時風機模型的迎風角度；并且以上傳感器通過千兆網線與仿真機5相連，實時傳送數據；主控制器PLC 2-4與仿真機5通過千兆網線相連，仿真機5通過主控制器PLC 2-4下發指令；

交流發電機4-1通過模擬量/數字量轉換器，將交流電轉化為數字量信號，獲得此時交流發電機4-1發出的交流電信息；同時傳送至仿真機5進行仿真數據導出和分析。