[发明专利]海上漂浮式风力发电模拟系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种海上风力发电技术领域，尤其涉及一种海上漂浮式风力发电模拟系统。

背景技术

近年来，海上风力发电越来越受到关注，但是由于条件所限，大规模的实际海上风力发电验证是不现实的，为了安全、高效的对海上风力发电系统控制策略及软硬件进行验证，通常需要采用可代替实际的海上风力发电模拟系统进行试验。 

现有的风力发电模拟并未涉及到海上风力发电模拟范畴，因此，需要一种海上风力发电模拟系统，从空气动力学、波浪理论、最大功率跟踪理论角度，从硬软件的多方面验证海上风力发电系统的运行控制策略，是一个亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种从空气动力学、波浪理论、最大功率跟踪理论角度，从硬软件多方面验证海上风力发电系统运行控制的海上漂浮式风力发电模拟系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

海上漂浮式风力发电模拟系统，包括海上漂浮式平台、下位机控制柜和上位机；

所述海上漂浮式平台包括鼓风机、整流栅、直驱式风力发电机、风机塔架、浮板、缆绳、轴流桨叶、箱体、轴流桨叶驱动电机、风速传感器、倾角传感器、液体流量传感器和转速传感器；所述箱体内设置水槽，所述浮板通过缆绳牵引漂浮在水槽内的水面上；所述鼓风机和整流栅设置在箱体上，所述直驱式风力发电机通过风机塔架设置在浮板的上方，所述轴流桨叶设置在水槽内并与水槽内的水面接触，轴流桨叶由轴流桨叶驱动电机驱动，所述鼓风机的出风口与整流栅的一端口对应，整流栅的另一端口与直驱式风力发电机的风机桨叶对应；所述风速传感器安装于直驱式风力发电机上的风机桨叶前部，所述倾角传感器安装于浮板上，所述液体流量传感器安装于水槽内，所述转速传感器用于检测直驱式风力发电机的转速；

所述下位机控制柜包括DSP主控制芯片、鼓风机无极调速模块、轴流桨叶直流电机的驱动模块、传感器硬件调理模块、三相可控整流器和负载器；所述风速传感器、倾角传感器、液体流量传感器和转速传感器所采集的信号通过传感器硬件调理模块输入DSP主控制芯片，所述DSP主控制芯片通过鼓风机无极调速模块控制鼓风机，所述DSP主控制芯片通过轴流桨叶直流电机的驱动模块控制轴流桨叶直流电机；所述直驱式风力发电机产生的三相交流电经三相可控整流器后输入负载器； 

所述上位机与下位机控制柜的DSP主控制芯片连接。

作为本发明的一种优选方案，所述鼓风机的出风口、整流栅和直驱式风力发电机上的风机桨叶三者中心位于同一直线上。

作为本发明的另一种优选方案，所述鼓风机采用多级离心鼓风机。

本发明的有益效果是：本发明通过无极调速模块控制鼓风机以模拟各类风况，通过调节轴流桨叶转速用以模拟各类波浪，采用最大功率跟踪算法确保风能的最优利用，通过下位机控制柜实时监测、控制系统运行，采用上位机可视化界面提供良好的交互平台；本发明可为海上风力发电系统的难点问题提供硬软件研究支持。

附图说明

图1为海上漂浮式风力发电模拟系统的结构示意图。

附图中: 1—海上漂浮式平台； 2—下位机控制柜； 3—上位机； 4—鼓风机； 5—整流栅； 6—直驱式风力发电机； 7—风机塔架； 8—浮板； 9—缆绳； 10—轴流桨叶； 11—箱体； 12—水槽； 13—台座； 14—支架； 15—轴流桨叶驱动电机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

如图1所示，海上漂浮式风力发电模拟系统，包括海上漂浮式平台1、下位机控制柜2和上位机3。