一种直驱式风力发电模拟实验平台的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及风力发电【技术领域】，具体地说是一种直驱式风力发电模拟实验平台。该直驱式风力发电模拟实验平台包括异步电动机、永磁同步发电机、整流器、逆变器、变频器和主控台，所述异步电动机通过联轴器与所述永磁同步发电机相连接，所述变频器与电网电连接，所述整流器与所述永磁同步发电机电连接，并经过逆变器与电网电连接，所述主控台分别与所述异步电动机、永磁同步发电机、整流器、逆变器、变频器电连接，所述主控台包括工控机、键盘、显示器、机侧断路器和网侧断路器，所述机侧断路器控制所述整流器的通断电，所述网侧断路器控制逆变器的通断电。本实用新型提供一种功能多样、能够满足教学需求的直驱式风力发电模拟实验平台。
【专利说明】—种直驱式风力发电模拟实验平台
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及风力发电【技术领域】，具体地说是一种直驱式风力发电模拟实验平台。
【背景技术】
[0002]风能作为一种可再生资源，风能的社会效益和环境效益已得到了人们的普遍认可，利用前景十分广阔。尽管风力发电技术在社会已展开广泛应用，但是，目前高校的风力发电实验装置严重缺乏，现有的风力发电实验装置功能单一、针对性差，实验人员无法全面的掌握风力发电机的运行特性，不能够满足高校关于风力发电教育教学的需求，阻碍了培养发力发电技术人才的发展。
实用新型内容
[0003]本实用新型提供一种功能多样、能够满足教学需求的直驱式风力发电模拟实验平台。
[0004]本实用新型是通过下述技术方案实现的:
[0005]一种直驱式风力发电模拟实验平台，包括异步电动机、永磁同步发电机、整流器、逆变器、变频器和主控台，所述异步电动机通过联轴器与所述永磁同步发电机相连接，所述变频器与电网电连接，所述整流器与所述永磁同步发电机电连接，并经过逆变器与电网电连接，所述主控台分别与所述异步电动机、永磁同步发电机、整流器、逆变器、变频器电连接，所述主控台包括工控机、键盘、显示器、机侧断路器和网侧断路器，所述机侧断路器控制所述整流器的通断电，所述网侧断路器控制逆变器的通断电。
[0006]所述逆变器与电网之间设有电抗器。
[0007]所述逆变器与电网之间设有变压器。
[0008]所述直驱式风力发电模拟实验平台还包括扭矩测试仪，所述扭矩测试仪与所述永磁同步发电机相连接。
[0009]所述直驱式风力发电模拟实验平台还包括第一浮点DSP控制板和第二浮点DSP控制板，所述第一浮点DSP控制板通过第一 IGBT驱动电路与所述整流器电连接，所述第二浮点DSP控制板通过第二 IGBT驱动电路与所述逆变器电连接。
[0010]所述异步电动机的输出端设有光电编码器，所述光电编码器与所述第一浮点DSP控制板电连接。
[0011]所述整流器与逆变器之间并联设有电容。
[0012]所述永磁同步发电机与整流器之间设有第一霍尔传感器，所述第一霍尔传感器与所述第一浮点DSP控制板电连接。
[0013]所述逆变器与整流器之间设有第二霍尔传感器，所述第二霍尔传感器与所述第二浮点DSP控制板电连接。
[0014]所述电容的两端设有第三霍尔传感器，所述第三霍尔传感器与所述第二浮点DSP控制板电连接。
[0015]本实用新型所带来的有益效果是:
[0016]本实用新型中，所述直驱式风力发电模拟实验平台利用风速模型控制变频器输出频率，从而驱动异步电动机带动直驱式风力发电模拟实验平台运行，永磁同步发电机发出的电能可经整流器和逆变器之后与系统并网运行，也可离网供负载使用或存在蓄电池中，同时在显示屏上显示风速波形，变频器频率，永磁同步发电机的速度、频率、功率变化曲线等参数，一方面可以满足教学需求，学生在学习的过程中可以更加直观的了解风力发电的原理及相关参数，另一方面，直驱式风力发电模拟实验平台发出的店可以输入电网或者存储起来，不会造成浪费。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0018]图1是直驱式风力发电模拟实验平台的硬件结构示意图。
[0019]图2是直驱式风力发电模拟实验平台的系统结构示意图。
[0020]图中部件名称对应的标号如下:
[0021]1、异步电动机；2、永磁同步发电机；3、整流器；4、逆变器；5、变频器；6、主控台；
7、联轴器；8、电抗器；9、变压器；10、括扭矩测试仪；11、第一浮点DSP控制板；12、第二浮点DSP控制板；13、第一 IGBT驱动电路；14、第二 IGBT驱动电路；15、光电编码器；16、电容；17、第一霍尔传感器；18、第二霍尔传感器；19、第三霍尔传感器。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详述:
[0023]作为本实用新型所述直驱式风力发电模拟实验平台的实施例，如图1和图2所示，包括异步电动机1、永磁同步发电机2、整流器3、逆变器4、变频器5和主控台6，所述异步电动机I通过联轴器7与所述永磁同步发电机2相连接，所述变频器5与电网电连接，所述整流器3与所述永磁同步发电机2电连接，并经过逆变器4与电网电连接，所述主控台6分别与所述异步电动机1、永磁同步发电机2、整流器3、逆变器4、变频器5电连接，所述主控台6包括工控机、键盘、显示器、机侧断路器和网侧断路器，所述机侧断路器控制所述整流器3的通断电，所述网侧断路器控制逆变器4的通断电。所述异步电动机I通过联轴器7与所述永磁同步发电机2相连接，省去了齿轮箱，永磁同步发电机2的转子为永磁式结构，无需外部提供励磁电源，另外，永磁同步发电机2的风电机组发出频率变化的交流电，通过整流器3整流成为直流电再通过逆变器4变换为频率恒定的交流电送入电网，所产生的电能可以充分利用。利用风速曲线模拟风速的变化作为变频器5的输入，变频器5控制异步电动机I的转速，带动直驱式风力发电模拟实验平台运行。异步电动机I和永磁同步发电机2的功率要求在11000W左右,所述异步电动机I采用三相异步电机，所述异步电动机I和永磁同步发电机2安装在同一个底座上，异步电动机I采用11KW，4对级，额定转速1400转/分钟，永磁同步发电机2极数为16极。所述逆变器4采用自关断器件构成DC/AC变流器，采用一定的控制方法使直流电转变为三相50Hz组交流电馈入电网，并能有效补偿电网功率因数。所述显示器显示风机转速、发电机功率、电压、电流、整流侧功率、网侧功率、频率、电压、电流；所述主控台6监控整个系统的运行情况。
[0024]本实施例中，所述逆变器4与电网之间设有电抗器8。所述逆变器4与电网之间设有变压器9。所述电抗器8和变压器9可以降低并网时冲击电流幅值及电网电压下降幅度，有力保护并网对电网造成的冲击。所述变压器9要求是三相变压器，其容量要求与发电机的功率相同，容量在IIKW左右。
[0025]本实施例中，所述直驱式风力发电模拟实验平台还包括扭矩测试仪10，所述扭矩测试仪10与所述永磁同步发电机2相连接。所述扭矩测试仪10采集永磁同步发电机2的旋转扭矩、转速、震动振幅等指标，分析永磁同步发电机2的振动及频率,分析永磁同步发电机2故障等，可配合主控台6实现联机监控实时数据、保存、打印。
[0026]本实施例中，所述直驱式风力发电模拟实验平台还包括第一浮点DSP控制板11和第二浮点DSP控制板12，所述第一浮点DSP控制板11通过第一 IGBT驱动电路13与所述整流器3电连接，所述第二浮点DSP控制板12通过第二 IGBT驱动电路14与所述逆变器4电连接。
[0027]本实施例中，所述异步电动机I的输出端设有光电编码器15，所述光电编码器15与所述第一浮点DSP控制板11电连接。采用光电编码器测量电机实时转速。
[0028]本实施例中，所述整流器3与逆变器4之间并联设有电容16。所述电容16起维持电压恒定和能量储存缓冲作用。
[0029]本实施例中，所述永磁同步发电机2与整流器3之间设有第一霍尔传感器17，所述第一霍尔传感器17与所述第一浮点DSP控制板11电连接。所述第一霍尔传感器17测量机侧的电流。
[0030]本实施例中，所述逆变器4与整流器3之间设有第二霍尔传感器18，所述第二霍尔传感器18与所述第二浮点DSP控制板12电连接。所述第二霍尔传感器18测量网侧的电流。
[0031]本实施例中，所述电容16的两端设有第三霍尔传感器19，所述第三霍尔传感器19与所述第二浮点DSP控制板12电连接。所述第三霍尔传感器19测量电压。
【权利要求】
1.一种直驱式风力发电模拟实验平台，其特征在于包括异步电动机、永磁同步发电机、整流器、逆变器、变频器和主控台，所述异步电动机通过联轴器与所述永磁同步发电机相连接，所述变频器与电网电连接，所述整流器与所述永磁同步发电机电连接，并经过逆变器与电网电连接，所述主控台分别与所述异步电动机、永磁同步发电机、整流器、逆变器、变频器电连接，所述主控台包括工控机、键盘、显示器、机侧断路器和网侧断路器，所述机侧断路器控制所述整流器的通断电，所述网侧断路器控制逆变器的通断电。
2.如权利要求1所述的直驱式风力发电模拟实验平台，其特征在于所述逆变器与电网之间设有电抗器。
3.如权利要求2所述的直驱式风力发电模拟实验平台，其特征在于所述逆变器与电网之间设有变压器。
4.如权利要求3所述的直驱式风力发电模拟实验平台，其特征在于所述直驱式风力发电模拟实验平台还包括扭矩测试仪，所述扭矩测试仪与所述永磁同步发电机相连接。
5.如权利要求4所述的直驱式风力发电模拟实验平台，其特征在于所述直驱式风力发电模拟实验平台还包括第一浮点DSP控制板和第二浮点DSP控制板，所述第一浮点DSP控制板通过第一 IGBT驱动电路与所述整流器电连接，所述第二浮点DSP控制板通过第二 IGBT驱动电路与所述逆变器电连接。
6.如权利要求5所述的直驱式风力发电模拟实验平台，其特征在于所述异步电动机的输出端设有光电编码器，所述光电编码器与所述第一浮点DSP控制板电连接。
7.如权利要求6所述的直驱式风力发电模拟实验平台，其特征在于所述整流器与逆变器之间并联设有电容。
8.如权利要求7所述的直驱式风力发电模拟实验平台，其特征在于所述永磁同步发电机与整流器之间设有第一霍尔传感器，所述第一霍尔传感器与所述第一浮点DSP控制板电连接。
9.如权利要求8所述的直驱式风力发电模拟实验平台，其特征在于所述逆变器与整流器之间设有第二霍尔传感器，所述第二霍尔传感器与所述第二浮点DSP控制板电连接。
10.如权利要求9所述的直驱式风力发电模拟实验平台，其特征在于所述电容的两端设有第三霍尔传感器，所述第三霍尔传感器与所述第二浮点DSP控制板电连接。
【文档编号】G09B23/18GK203931287SQ201420198008
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年4月11日 优先权日:2014年4月11日
【发明者】张恒, 赵博文, 刘青松, 熊远生 申请人:嘉兴学院