[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

说明书

技术领域：

本发明属于风力发电的高教仪器设备领域，特指一种双馈风力发电机组仿真模拟设备，应用于双馈风力发电机组仿真模拟试验台及其并网检测方法。

背景技术：

近年来，在化石能源日益消耗并造成环境严重恶化的今天，风能作为清洁能源已经等到广泛的应用，它越来越被人们重视，其中一种有效的利用发式就是风力发电，风力发电成为各国的研究重点。要进行风力发电控制技术的研究，最理想的方法是进行现场试验。但是受环境、白然因素、天气、设备的体积庞大等条件的影响，不能随时对风力发电系统进行试验，现场条件又较为恶劣，这给现场试验带来很多困难。因此在实验室构造风力发电技术的模拟平台就变得很有必要，通过模拟平台来模拟实际风力机的工作特性，利用风力机的模拟特性进行风力发电技术的相关研究。

世界上主要的风力发电技术中，双馈风力发电机技术是最优化的技术，双馈风力发电机组已经成为当今风力发电中的主流机型，目前，针对风力发电机试验台主要是针对低电压穿越性能的试验和机组出场前的测试。并未有全面的实验仿真模拟系统用于实验教学。

以往实验台都是单向的，只能完成一种发电系统的相关实验，而并未对风机的整体模型进行模拟实验。

发明内容：

发明目的：本发明提供一种大型风机缩比模型教学实训实验台及其并网检测方法，其目的是解决以往的实验台只能完成一种发电系统的相关实验而无法全面的实现仿真模拟实验教学的问题。

技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种大型风机缩比模型教学实训实验台，其特征在于：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，拖动电机一方面连接双馈发电机，另一方面通过风况模拟驱动系统连接至变压器，变压器连接至并网柜；双馈发电机一方面通过定子并网开关及定子空开连接至变压器，另一方面连接至双向变流器，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du/dt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。

如上所述的大型风机缩比模型教学实训实验台的并网检测方法，其特征在于：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通过双馈变流器调节发电机转子励磁电流的大小改变定子端感应电压，使定子感应电压与电网电压的幅值、频率和相位相同；②电压调整好后，如果相序一致，灯光应该表现为明暗交替，如果灯光不是明暗交替，则说明相序不一致，这时应该调整发电机的出线相序，必须停止拖动系统等到发电机转速为零，断开隔离开关之后调整转子相序或者定子相序实现，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发电机轴旋转频率，调节发电机转速或者调节双馈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。

实验台的变流器控制策略，该控制策略包括外环控制和内环制器；外环控制选用的是有功和无功控制，有功功率外环可以为转矩或转速外环控制，内环制器为电流闭环控制，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为测试仪器实测的数值反馈到控制器中。