[发明专利]大型风机缩比模型教学实训实验台及其并网检测方法

权利要求书

1.一种大型风机缩比模型教学实训实验台并网检测方法，其特征在于：该方法利用实验台实现，该实验台主要包括叶轮、拖动电机、双馈发电机、双向变流器、系统控制器和并网柜；叶轮设置在轮毂上，轮毂通过主轴与齿轮箱连接，齿轮箱通过同步带轮与拖动电机连接，拖动电机一方面通过机械高速轴连接双馈发电机，另一方面经过风况模拟驱动系统连接至变压器；变压器连接至并网柜；双馈发电机一方面其定子通过定子并网开关及定子空开连接至变压器，另一方面其转子连接双向变流器，双向变流器连接至变压器；系统控制器连接双向变流器；

在叶轮的轮毂上还设置有偏航电机，在齿轮箱上设置有滑环，偏航电机和滑环均连接至系统控制器；

在拖动电机与双馈发电机之间设置有与液压站连接的高速阀，高速阀也连接至系统控制器；

双馈发电机通过滤波器连接至双向变流器，双向变流器通过输入滤波器及并网开关连接至变压器；

系统控制器连接至双向变流器的变流控制器；

该方法为将三只灯泡直接跨接于电网与双馈发电机定子的对应相之间，具体步骤如下：①通过双向变流器调节双馈发电机转子励磁电流大小进而改变定子端感应电压，先使定子感应电压与电网电压的幅值相同；②电压幅值调整好后，如果双馈发电机定子电压与电网电压的相序一致，灯光表现为明暗交替，如果不是明暗交替，则说明相序不一致，这时应该调整双馈发电机的出线相序，必须停止拖动系统等到双馈发电机转速为零，断开隔离开关之后调整转子相序或定子相序，严格保证相序一致；③根据f₁＝f₂+f_m，其中f₁网侧电压频率，f₂励磁电流频率，f_m双馈发电机轴旋转频率，调节双馈发电机转速或者调节双向变流器励磁电流的频率来改变定子侧感应电压的频率直到灯光明暗交替十分缓慢时，说明定子感应电压的频率和电网电压频率十分接近，这时等待灯光完全变暗的瞬间到来，即可合闸并网开关。

2.根据权利要求1所述的大型风机缩比模型教学实训实验台并网检测方法，其特征在于：实验台的双向变流器控制策略包括外环控制和内环控制；外环控制选用的是有功和无功控制，有功功率外环为转矩或转速外环控制，内环控制为电流闭环控制，其中定子侧有功功率p_s、定子侧无功功率Q_s、电磁转矩T_e和转子转速ω_r作为测试仪器实测的数值反馈到控制器中。

3.根据权利要求2所述的大型风机缩比模型教学实训实验台并网检测方法，其特征在于：当采用直接功率控制时，具体通过检测定子输出的瞬时有功、无功功率的误差以及定转子的磁链的位置信号实现，有功指令根据机组特性按最大风能捕捉原则给出，无功指令根据电网需求设定，根据检测出的功率与给定功率进行比较，误差通过PI功率调节器进行运算，分别输出电机定子电流有功及无功分量指令，然后，反馈的实际转子的有功无功分量电流i_rd、i_rq的误差通过PI调节器转化为电压指令，然后经过坐标变换区产生PWM波控制变流器；其中定子侧有功功率P_s、定子侧无功功率Q_s、电磁转矩T_e和转子转速ω_r与转子电流的关系为：

T_e＝p_nL₀(i_qsi_dr-i_dsi_qr)＝L₀p_nψ_si_qr/L_s＝L₀p_nU_si_qr/L_sω₁ (1)

P_s＝u_dsi_ds+u_qsi_qs＝U_si_qs＝U_sL₀i_qr/L_s (2)

Q_s＝u_qsi_ds-u_dsi_qs (3)

L_s为dq坐标系下定子绕组的自感；L₀为dq坐标系下定子绕组与转子绕组间的等效互感；u_ds和u_qs分别为定子电压dq轴分量，i_ds和i_qs分别为定子电流dq轴分量，i_dr和i_qr分别为转子电流dq轴分量，J为转动惯量,p_n为发电机极对数,ψ_s为定子磁链,U_s为定子电压,ω₁为同步角速度,表示微分,T_m为机械转矩,B为旋转阻力系数。