[发明专利]一种基于无刷同步发电机的风力发电模拟系统

说明书

技术领域

本发明属于风力发电模拟系统领域，涉及一种风力发电模拟系统，尤其是一种基于无刷同步发电机的风力发电模拟系统。

背景技术

我国进入风力发电技术的研究和开发阶段以来，风力发电技术无论在科学研究方面，还是在设计制造方面均有了不小的进步和提高，但是现在的事实是风力发电的核心技术还不被我国所掌握，风力发电水平还不高，所以很有必要加强风电技术的研究，但是目前国内关于风力发电的模拟系统还不多，尤其没有一种基于无刷同步发电机的风力发电模拟系统。而且，由于受到风力场、风电机组的试验投资成本、场地等条件的限制，在实际中研究风力发电系统的各种特性、控制方案等受到很大的限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种基于无刷同步发电机的风力发电模拟系统，该系统可以为进一步研究风力发电技术提供方案，同时解决实际研究中风力场、风电机组投资成本、场地等条件的限制问题。而且该系统能量转换率高，由于没有滑环和电刷，可以有效提高系统的可靠性和安全性。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种基于无刷同步发电机的风力发电模拟系统，包括电网、变频器和电动机，另外还包括有一无刷同步风力发电机，所述变频器的输入端连接在电网上，变频器的输出端与电动机连接，电动机的输出轴连接到无刷同步风力发电机的输入轴上，发电机的电流输出端连接有一整流逆变电路，所述整流逆变电路的输出端连接到电网上；所述整流逆变电路和变频器还连接有一控制模块。

上述整流逆变电路是基于AFE的全功率整流逆变电路。

上述控制模块包括微处理器以及分别与微处理器连接的控制台和信号采集模块，所述微处理器还分别通过第一驱动电路和第二驱动电路与变频器和四象限整流逆变电路连接；所述信号采集模块采集无刷同步风力发电机的状态数据并传送给微处理器，微处理器将信号采集模块的数据进行处理，显示于控制台上，控制台向第一驱动电路和第二驱动电路分别发出信号，驱动变频器和整流逆变电路工作。

上述信号采集模块采集无刷同步风力发电机的状态数据包括定子电流、定子电压、转子电流、转子电压和电机转速。

在以上所述控制台上设定控制参数，所述控制参数是根据信号采集模块采集到无刷同步风力发电机的状态数据来设定，控制参数包括发电机转子励磁电流的频率、相位和幅值，发电机定子电流以及电动机的电压、电流和转速。

上述微处理器为编程控制器、PCC或者单片机。

进一步的，上述微处理器采用西门子S7-300可编程控制器。

本发明的模拟系统采用变频器2和电动机3模拟风力发电系统的叶片部分，通过无刷同步风力发电机发电，其中采用的是无刷同步风力发电机，由于没有滑环和电刷，提高了系统的可靠性和安全性。另外本发明在无刷同步风力发电机发电的输出端接了一个整流逆变电路，不仅能消除高次谐波，提高功率因数，而且不受电网波动的影响，具有良好的动态特性。

附图说明

图1为发明的结构示意图；

图2为控制模块6的结构框图。

其中：1为电网；2为变频器；3为电动机；4为无刷同步风力发电机；5为整流逆变电路；6为控制模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明的该种基于无刷同步发电机的风力发电模拟系统，包括电网1、变频器2、电动机3和无刷同步风力发电机4。变频器2的输入端连接在电网1上，变频器2的输出端与电动机3连接，电动机3的输出轴连接到无刷同步风力发电机4的输入轴上，发电机4的电流输出端连接有一整流逆变电路5，其中整流逆变电路5是基于AFE的全功率整流逆变电路，整流逆变电路5的输出端连接到电网1上使整个系统形成一个闭环回路。另外整流逆变电路5和变频器2还连接有一控制模块6，控制系统6用来控制变频器2和基于AFE的全功率整流逆变电路5，完成系统的控制功能。