一种风力发电机仿真培训管理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种风力发电机仿真培训管理系统，其机械组装包括永磁发电机、双馈发电机和机械底架，电控系统部分包括PC机、主控系统、伺服驱动器、四象限变流器、智能电量采集显示单元、全功率变流器、并网接触器、速度及位置传感器、互锁回路、短路器，所述电控系统部分的速度及位置传感器一连接永磁发电机的转子，所述速度及位置传感器二、互锁回路三均连接双馈发电机的转子，所述互锁回路二均连接永磁发电机的定子、双馈发电机的定子。本实用新型通过其伺服驱动器可同时兼容拖动双馈发电机与永磁发电机，实现全功能、便携式、高效率、低成本、多用途并网模拟实验台，实现风力发电机组多机型知识的全面仿真、模拟、培训、考核、信息管理功能。
【专利说明】一种风力发电机仿真培训管理系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及新能源风力发电领域，特别涉及一种风力发电机的发电仿真培训
管理系统。
【背景技术】
[0002]目前，世界上大型的并网型风力发电技术主要为变速恒频双馈发电机和永磁发电机两种机型，这两种机型的产品在厂内的测试系统都是单一机组类型的整机测试平台。整机测试平台对风力发电机进行发电、并网、保护、温升等性能的流程化测试，但是针对上述两种机型就需要两套独立测试系统，造价高，周期长，维护不方便，不利于数据集中采集管理以及控制策略仿真优化。而且在整机测试平台上，真实的电控系统包括变桨系统、主控系统、变流系统，其环节复杂，系统惯性大，限于体积、造价、场地、风险等，无法实现便携式移动，也无法进行励磁、并网等控制策略的仿真模拟研究，既不具备控制策略仿真模拟的灵活性，也不具备培训功能的考核系统等，且在风电场真实机组上更不能随意进行控制系统的控制策略的仿真模拟工作。
实用新型内容
[0003]针对现有技术的上述缺陷和问题，本实用新型目的是提供一种风力发电机仿真培训管理系统，其伺服驱动器可同时兼容拖动双馈发电机与永磁发电机，实现全功能、便携式、高效率、低成本、多用途并网模拟实验台，以实现风力发电机组多机型知识的全面仿真、模拟、培训、考核、信息管理功能。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现:
[0005]一种风力发电机仿真培训管理系统，包括机械组装、电控系统。
[0006]所述机械组装包括永磁发电机、双馈发电机和机械底架，所述永磁发电机的转子输出轴通过联轴器与双馈发电机的转子输入轴连接，所述永磁发电机、双馈发电机均固定在机械底架上。
[0007]所述电控系统部分包括主控系统、伺服驱动器、四象限变流器、智能电量采集显示单元、全功率变流器、并网接触器、速度及位置传感器一、速度及位置传感器二、互锁回路一、互锁回路二、互锁回路三、短路器、电源回路、保护回路、PC机，所述PC机连接主控系统，所述主控系统连接伺服驱动器、四象限变流器、全功率变流器、智能电量采集显示单元，所述智能电量采集显示单元连接到并网接触器，所述并网接触器连接互锁回路一，所述全功率变流器、伺服驱动器均连接互锁回路二，所述互锁回路一连接全功率变流器、互锁回路二，所述四象限变流器连接互锁回路三、速度及位置传感器二，所述互锁回路三连接短路器，所述伺服驱动器连接速度及位置传感器一，所述电源回路与PC机、主控系统、伺服驱动器、四象限变流器、智能电量采集显示单元、全功率变流器连接，所述保护回路连接电源回路及伺服驱动器。
[0008]所述电控系统部分的速度及位置传感器一连接永磁发电机的转子轴，所述速度及位置传感器二、互锁回路三均连接双馈发电机的转子，所述互锁回路二均连接永磁发电机的定子、双馈发电机的定子。
[0009]进一步的技术方案，PC机包括SCADA系统模块和培训考核管理系统模块，所述SCADA系统模块、培训考核管理系统模块均连接到主控系统。
[0010]进一步的技术方案，还包括两个电压传感器、两个电流传感器，所述电压传感器一、电流传感器一与并网接触器的输入端连接，所述电压传感器二、电流传感器二与并网接触器的输出端连接，并网接触器的输出端连接电力网并网接口。
[0011]进一步的技术方案,还包括LVRT低电压穿越单元,所述LVRT低电压穿越单元连接主控系统、四象限变流器以及全功率变流器。
[0012]进一步的技术方案，所述的速度及位置传感器为增量编码器、绝对值编码器或旋转变压器中的一种。
[0013]本实用新型采用伺服驱动器实现转矩精确控制以及准确的速度、位置控制，实现主控系统控制策略的无限制仿真模拟，方便科研及产品的升级的评估实验；采用互锁回路实现不同发电机的切换，主控系统在SCADA系统界面选择两种不同发电模拟功能，实现双机型的仿真模拟，性价比更高；机械组装中的各部件用于模拟风力发电机的工作情况；同时PC机兼具培训考核系统，以及专家系统后台，技术评估可靠性及实用性超过目前单机系统，具备很高的科研及社会经济价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1是本实用新型的结构示意图，图中省略了电源回路、保护回路、电力网并网接口、与并网接触器连接的电流传感器和电压传感器。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一个实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0017]根据图1所示，一种风力发电机仿真培训管理系统，包括机械组装、电控系统，所述机械组装包括永磁发电机、双馈发电机和机械底架，永磁发电机的转子输出轴通过联轴器与双馈发电机的转子输入轴连接，永磁发电机、双馈发电机均固定在机械底架上，
[0018]所述电控系统部分包括PC机、主控系统、伺服驱动器、四象限变流器、智能电量采集显示单元、全功率变流器、并网接触器、速度及位置传感器、互锁回路、短路器、电源回路、保护回路，所述PC机连接主控系统，所述主控系统连接伺服驱动器、四象限变流器、全功率变流器、智能电量采集显示单元，所述智能电量采集显示单元连接并网接触器，所述并网接触器连接互锁回路一，所述全功率变流器、伺服驱动器均连接互锁回路二，所述互锁回路一连接全功率变流器、互锁回路二，所述四象限变流器连接互锁回路三、速度及位置传感器二，所述互锁回路三连接短路器，所述伺服驱动器连接速度及位置传感器一，所述电源回路与PC机、主控系统、伺服驱动器、四象限变流器、智能电量采集显示单元、全功率变流器连接，所述保护回路连接电源回路及伺服驱动器，
[0019]所述电控系统部分的速度及位置传感器一连接永磁发电机的转子轴，所述速度及位置传感器二、互锁回路三均连接双馈发电机的转子，所述互锁回路二均连接永磁发电机的定子、双馈发电机的定子，
[0020]本实施例中，PC机包括SCADA系统模块和培训考核管理系统模块，电控系统部分还包括两个电压传感器、两个电流传感器、LVRT低电压穿越单元，所述SCADA系统、培训考核管理系统均连接到主控系统，所述电压传感器一、电流传感器一与并网接触器的输入端连接，所述电压传感器二、电流传感器二与并网接触器的输出端连接，所述LVRT低电压穿越单元连接主控系统、四象限变流器及全功率变流器。
[0021]本实用新型的工作原理如下:
[0022]伺服驱动器通过互锁回路，由主控系统控制在双馈发电机定子、永磁发电机定子绕组之间切换工作，以分别实现以上两种机型的仿真模拟系统拖动功能；
[0023]并网接触器通过互锁回路，由主控系统控制在双馈发电机定子、永磁发电机定子绕组连接的全功率变流器输入端切换工作，以分别实现以上两种机型的仿真模拟系统发电并网功能；
[0024]智能电量采集显示单元用以监测发电机与电力网并网接口的电压、电流、相位、功率，以实现并网控制；
[0025]全功率变流器通过将频率和振幅变化的电能转变为适合电力网的固定频率和电压幅值的电能，使永磁发电机定子电功率输出到电力网并网接口 ；
[0026]短路器能够短接双馈发电机转子绕组，以实现双馈发电机作为拖动用电动机使用的功能；
[0027]互锁回路保证采用一个电源回路分别实现双馈发电机和永磁发电机系统分开单独的实验仿真功能；
[0028]四象限变流器与双馈发电机转子绕组采用互锁回路，由主控系统控制在双馈发电机转子绕组的连接切换，以分别实现双馈发电机仿真模拟系统励磁发电功能，或者双馈发电机拖动功能；
[0029]LVRT低电压穿越单元通过上位机的SCADA系统选择开启或关闭，通过主控系统操作LVRT单元控制实现；
[0030]SCADA系统连接到电控系统的王控系统，可以在SCADA系统界面选择两种发电丰旲拟功能，以激活主控系统相关的功能软件控制模块；
[0031]电源回路为整个电控系统供电，通过电源分配端子，分别经过开关连接到PC机、主控系统、伺服驱动器、四象限变流器、智能电量采集显示单元、全功率变流器；
[0032]保护回路包含漏电保护、过电压保护、过电流保护、防雷击保护以及急停回路单元，作为电源回路的附属单元，与电源回路连接；培训考核管理系统中具有海量风力发电的各种数据，以满足发电过程中各种数据库的录入、导出功能以及网络化信息管理功能。
[0033]机械组装中的各部件用于模拟风力发电机的工作情况。[0034]本使用新型的工作流程如下:
[0035]I)开启PC机，打开SCADA系统登录，启动培训考核系统，查询并选择双馈发电机系统或永磁发电机系统，准备工作就绪；
[0036]2)系统通电，启动模拟仿真及培训考核系统；
[0037]3)通过PC机界面，输入模拟参数或指令，查看系统各种运行参数的显示值，以及查询考核系统结果；
[0038]4)查询智能电量采集显示单元参数值,与SCADA系统参数校验；
[0039]5)亚同步并网及脱网流程化操作；
[0040]6)同步速参数整定操作；
[0041]7)超同步并网及脱网流程化操作；
[0042]8)进行保护功能测试；
[0043]9)进行考核系统评分；
[0044]10)模拟结果及考核结果输出。
[0045]以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应按所述以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种风力发电机仿真培训管理系统，包括机械组装、电控系统，其特征在于: 所述机械组装包括永磁发电机、双馈发电机和机械底架，所述永磁发电机的转子输出轴通过联轴器与双馈发电机的转子输入轴连接，所述永磁发电机、双馈发电机均固定在机械底架上， 所述电控系统部分包括PC机、主控系统、伺服驱动器、四象限变流器、智能电量采集显示单元、全功率变流器、并网接触器、速度及位置传感器一、速度及位置传感器二、互锁回路一、互锁回路二、互锁回路三、短路器、电源回路、保护回路，所述PC机连接主控系统，所述主控系统连接伺服驱动器、四象限变流器、全功率变流器、智能电量采集显示单元，所述智能电量采集显示单元连接到并网接触器，所述并网接触器连接互锁回路一，所述全功率变流器、伺服驱动器均连接互锁回路二，所述互锁回路一连接全功率变流器、互锁回路二，所述四象限变流器连接互锁回路三、速度及位置传感器二，所述互锁回路三连接短路器，所述伺服驱动器连接速度及位置传感器一，所述电源回路与PC机、主控系统、伺服驱动器、四象限变流器、智能电量采集显示单元、全功率变流器连接，所述保护回路连接电源回路和伺服驱动器， 所述电控系统部分的速度及位置传感器一连接永磁发电机的转子轴，所述速度及位置传感器二、互锁回路三均连接双馈发电机的转子，所述互锁回路二连接永磁发电机的定子、双馈发电机的定子。
2.根据权利要求1所述的风力发电机仿真培训管理系统，其特征在于:PC机包括SCADA系统模块和培训考核管理系统模块，所述SCADA系统模块、培训考核管理系统模块均连接到主控系统。
3.根据权利要求1或2所述的风力发电机仿真培训管理系统，其特征在于:还包括两个电压传感器、两个电流传感器，所述电压传感器一、电流传感器一与并网接触器的输入端连接，所述电压传感器二、电流传感器二与并网接触器的输出端连接，并网接触器的输出端连接电力网并网接口。
4.根据权利要求2所述的风力发电机仿真培训管理系统，其特征在于:还包括LVRT低电压穿越单元，所述LVRT低电压穿越单元连接主控系统、四象限变流器以及全功率变流器。
5.根据权利要求1、2或4所述的风力发电机仿真培训管理系统，其特征在于:所述的速度及位置传感器为增量编码器、绝对值编码器或旋转变压器中的一种。
【文档编号】G09B25/02GK203689807SQ201420001743
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】单超 申请人:沈阳工程学院