[实用新型]一种半实物实时仿真的模拟风力发电教学实验装置

说明书

本实用新型公开了一种半实物实时仿真的模拟风力发电教学实验装置，涉及实验教学仪器及新能源风力发电研究与应用领域，包含电脑主机，其特征在于：还包括HIL数据采集卡、电机控制/驱动柜、电机、直流发电机、三相整流模块、保护及检测模块和三相桥式全控逆变模块；其在HIL数据采集卡连接电脑主机和电机控制/驱动柜，从而控制电机，实现电机的控制指令和运行数据的双向传输,形成一个硬件在环仿真测试，从而保证电机按照用户预期的规律运行，用电机不同规律的旋转来模拟真实风力发电场景中的自然风，用连接筒把电机的轴和同步发电机的轴相连，用同步发电机来代替风力发电机以此来模拟风力发电。

技术领域

本实用新型涉及涉及实验教学仪器及新能源风力发电研究与应用领域，尤其涉及一种半实物实时仿真的模拟风力发电教学实验装置。

背景技术

随着全球经济的日益增长，人们对能源的需求量越来越大，而传统的一次能源也是在日益枯竭。所以新能源的开发、研究势在必行。目前，应用较为广泛的新能源是风能、太阳能、水能等。大部分的太阳能新能源都是利用光伏发电实现的转换。光伏发电是将太阳能转化为电能，最终输出直流电的电力设备。

光伏发电技术在当前能源紧张和低碳要求的背景环境下，得到了极大的重视和越来越普遍的研究、应用。但是传统的太阳能发电受到阳光照射强度的不确定性影响，不宜在实验室研究、教学，这给太阳能发电的研究发展和教学实验带来了不便。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是在于为风力发电领域的进一步发展，提供一种半实物实时仿真的模拟风力发电教学实验装置，其在HIL数据采集卡连接电脑主机和电机控制/驱动柜，从而控制电机，实现电机的控制指令和运行数据的双向传输,形成一个硬件在环仿真测试，从而保证电机按照用户预期的规律运行，用电机不同规律的旋转来模拟真实风力发电场景中的自然风，用连接筒把电机的轴和同步发电机的轴相连，用同步发电机来代替风力发电机以此来模拟风力发电。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种半实物实时仿真的模拟风力发电教学实验装置，包含电脑主机，还包括HIL数据采集卡、电机控制/驱动柜、电机、直流发电机、三相整流模块、保护及检测模块和三相桥式全控逆变模块；

其中，所述HIL数据采集卡包含数字I/O口、编码信号输入口、编码信号输出口、模拟信号输入口、模拟信号输出口，

所述电机控制/驱动柜包含PWM控制信号、电压电流测量口、三相逆变电压输出口、编码器信号输入输出口，所述PWM控制信号、电压电流测量口、三相逆变电压输出口、编码器信号输入输出口都设有相应的外部接口；

所述HIL数据采集卡和电脑主机相连，用于把电脑主机的实时运行指令传输到电机控制/驱动柜，以及把电机的运行数据采集后实时反馈到电脑主机；

所述HIL数据采集卡的数字I/O口和电机控制/驱动柜的PWM控制信号相连，用于控制电机控制/驱动柜进行三相逆变，输出不同占空比、频率的PWM控制信号，进而逆变出不同频率和幅值的电压，连接到电机，从而控制电机按照预期规律旋转；

所述HIL数据采集卡的编码信号输入口和电机控制/驱动柜的编码器信号输入输出口相连，用于把电机的运行数据通过HIL数据采集卡上的编码输入口和电脑主机相连，进而读取电机的运行数据，进而控制电机按照用户预期的自然风速带动风力发电机旋转的规律运行，从而带动直流发电机发电；

所述三相整流模块、保护及检测模块和三相桥式全控逆变模块是三个相互独立的模块，且均设有外部接口，用于和HIL数据采集卡相连，接收HIL数据采集卡的控制信号，且通过电力电子的交流-直流-交流变换得到用户预期的电能参数。