[实用新型]一种兆瓦级直驱风力发电机组三维动态仿真系统

说明书

技术领域

本实用新型设计风电领域，特别设计一种兆瓦级直驱风力发电机组三维动态仿真系统。

背景技术

风力发电机组生产企业生产风力发电机组的过程中，需要对生产的产品进行企业内初步调试和现场安装调试，进行调试一是为了检验控制程序的正确性，二是为了检验产品的各部件是否可以正常工作。目前，这些调试过程都要等到风力发电机组组件起来后才能验证，如果设计有错误或者有缺陷，将需要拆除重新生产或吊装，其花费的人力、物力和财力将是巨大的。对开发人员来说，三维动态仿真平台的建立，可以减少风机设计中的缺陷，通过仿真平台，可以提高开发人员的设计准确度，同时可以减少风力发电机组现场验证的时间。对于安装与维护人员来说，由于三维动态仿真平台是基于实际的风力发电机组建立的，通过该平台，可以使风机维护人员最快地了解直驱风力发电机组的安装、调试原理，可以大大节省企业培训员工的时间，提高培训效率。

目前，高校、研究机构、企业针对风力发电机的仿真研究成果比较多，主要包括三大类：第一类是理论性研究和仿真，这些成果都是对某种机型或产品、具体某结构进行生产前的理论设计研究，一般都是采用建立数学模型，然后通过MATLAB对数学模型进行仿真的研究思路，这些研究对于风力发电机组设计的初期是重大意义的，可以帮助设计者从理论上快速验证其设计的风力发电机组是否符合设计要求，但是对于风电机组投入生产后程序员调试部件或整机的控制程序，对于企业安装、调试、运维员工的培训工作等的帮助是微乎其微的；第二类是纯硬件的风力发电机实训装置，这类仿真设备由于结构上和原理上与风电企业生产的风力发电机有一定的差距，主要用于高校风力发电实践课程教学上，但是由于该类产品几乎为纯硬件式教学仪器，产品成本居高不下，在一定程度上限制了高校，特别是高职类院校引入该类设备的决心和扩大风电类实训室的规模；第三类是纯软件的风力发电机仿真系统，这类产品由于采用纯软件设计，产品成本较低，工位扩展比较容易，工作任务主要集中在对整机的运行与维护的仿真，对于微观结构的运行、姿态、机器参数的反馈、控制程序的调试等方面存在不足，甚至是缺失，且在多种机型的可扩充方面没有做考虑，因此，该类产品不能满足企业科研人员控制程序预调试的需求，也不能满足企业对员工在风力发电的安装、调试、运维等培训工作的需求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种成本低，能满足科研人员控制程序预调试的需求以及企业安装、调试、运维员工的培训工作需求的兆瓦级直驱风力发电机组三维动态仿真系统。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种兆瓦级直驱风力发电机组三维动态仿真系统，包括数据采集模块、控制器、模拟驱动器、模拟传感器、上位机和显示器，所述数据采集模块的信号输出端与控制器相连，所述模拟驱动器的输入端与控制器相连，模拟驱动器的输出端与上位机相连，所述模拟传感器的输入端与上位机相连，模拟传感器的输出端与控制器相连，显示器与上位机相连，数据采集模块采集风向、风速、温度信号并将采集到的信号转换成电压信号后传给控制器，控制器根据输入的电压信号输出相应的控制信号到模拟驱动器，模拟驱动器将控制信号转换成数据后送入上位机中进行三维仿真，上位机把风力发电机的状态信号传送到模拟传感器，模拟传感器将风力发电机的状态信号反馈给控制器。

上述兆瓦级直驱风力发电机组三维动态仿真系统中，所述数据采集模块包括风向传感器、风速传感器和温度传感器，风向传感器、风速传感器、温度传感器的信号输出端均与控制器相连。

上述兆瓦级直驱风力发电机组三维动态仿真系统中，所述模拟传感器包括扭揽传感器、液压传感器、液位传感器、超速传感器、位移传感器、振动传感器、温度传感器、速度/转速传感器。

上述兆瓦级直驱风力发电机组三维动态仿真系统中，所述模拟驱动器的主芯片采用TSM32103F。

本实用新型的有益效果在于：数据采集模块采集风向、风速、温度信号并将采集到的信号转换成电压信号后传给控制器，控制器根据输入的电压信号输出相应的控制信号到模拟驱动器，模拟驱动器将控制信号转换成数据后送入上位机中进行三维仿真，以三维立体动态的方式全方位、直观地实现风力发电机的调试、联调等领域的仿真；能够实现兆瓦级直驱风力发电机组安装、调试、运行与维护等功能，也能够满足企业安装、调试、运维员工的培训工作需求。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构框图。

图2为图1中模拟驱动器与模拟传感器的电路图。

具体实施方式