一种风力和柴油互补式发电模拟装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种风力和柴油互补式发电模拟装置，包括风力发电系统，柴油发电机系统，DC/AC逆变系统，风力和柴油互补控制系统，潮流双向控制监测模块，母线及负载；所述风力发电系统包括风力发电模拟系统，AC/DC转换器，蓄电池组以及备用蓄电池组；所述柴油发电机系统包括柴油发电机，AC/DC转换器，蓄电池组；所述风力和柴油互补控制系统包括蓄电池组检测模块，柴油发电机控制器，并网/孤岛检测模块。本实用新型结构简单，能快速有效地选择模拟设备进行搭建；能够模拟风力发电以及对风力发电、风力和柴油发电系统并网和孤岛中的控制进行研究，为风力和柴油发电系统的利用和研究提供参考。
【专利说明】—种风力和柴油互补式发电模拟装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及风力发电【技术领域】，具体而言，涉及一种风力和柴油互补式发电模拟装置。
【背景技术】
[0002]随着常规化石能源的枯竭和环境污染的日益严重，可持续发展成为能源发展的方向，风能作为一种清洁可再生能源，安全可靠，且取之不尽用之不竭，具有极大的社会经济性。目前，风力发电在各国的装机比重逐渐上升，发展迅猛，并逐渐成为了新能源中的重要部分，因此，对于风力发电的研究也日趋重要。
[0003]在风力发电的过程中，如何对风机进行控制，有效地利用风能，仍需要进行大量的研究，在实际的风力场进行研究，虽然试验结果真实，但是随机和波动性过大，各种条件难以控制且成本很高。因此，通过对风速进行模拟，建立模拟的风电发电系统，不仅可以方便、有效、经济地得出风电发电系统的实验输出数据，还可以显示风机在不同状态下的运行状态。
[0004]风能作为可持续新能源，具有间歇性、不稳定性，在没有其他措施进行配合下，单独利用风能发电难免不会对电网和用户产生较大影响，柴油发电机功率大，经济性能好，利用可控制出力的柴油发电机可以很好地补充风力的不足。因此，对于风-柴互补系统运行控制的研究是很重要的，具体表现在如何根据风力发电，对柴油机发电以及蓄电池组进行控制。
[0005]目前关于风力发电的模拟研究主要包括对于风力的模拟研究，风力机的模拟研究，风力发电机组模拟试验平台的研究或者风力发电并网模拟研究等，其中，有的只是在计算机平台进行模拟研究，有的则是用实物例如异步电机或者同步电机等进行模拟研究，有的则是将二者结合起来。关于风力发电的模拟以及和其他电源进行结合后互补发电的模拟仍然不多。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，在以往的研究基础上，在风力模拟系统中与大部分实际风力发电场一样采用双馈异步发电机，并加入柴油发电机，蓄电池进行模拟，建立起一种风力和柴油互补式发电模拟装置。
[0007]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是，一种风力和柴油互补式发电模拟装置，包括风力发电系统，柴油发电机系统，DC/AC逆变系统，风力和柴油互补控制系统，潮流双向控制监测模块，母线及负载；
[0008]所述风力发电系统包括风力发电模拟系统，AC/DC转换器，蓄电池组以及备用蓄电池组；
[0009]所述风力发电模拟系统，包括:电脑控制系统，自回归滑动平均风速建模，输出转矩控制系统，异步电机，风扇叶片，齿轮箱系统，双馈异步发电机；
[0010]所述电脑控制系统与自回归滑动平均风速建模及输出转矩控制系统相连接，异步电机与风扇叶片及齿轮箱系统相连接，齿轮箱系统与双馈异步发电机相连接，输出转矩控制系统与自回归滑动平均风速建模及异步电机相连接；
[0011]所述柴油发电机系统包括柴油发电机，AC/DC转换器，蓄电池组；
[0012]所述风力和柴油互补控制系统包括蓄电池组检测模块，柴油发电机控制器，并网/孤岛检测模块；
[0013]所述蓄电池组检测模块与备用蓄电池组相连接，柴油发电机控制器与柴油发电机相连接，并网/孤岛检测模块与母线相连接，风电接入电网后控制模块与潮流双向控制监测模块相连接。
[0014]本实用新型采用上述技术方案的有益效果是:与现有技术相比，本实用新型在风电发电系统中加入了柴油发电系统进行风力和柴油互补发电的模拟，结构简单，能快速有效地选择模拟设备进行搭建；能够模拟风力发电以及对风力发电、风力和柴油发电系统并网和孤岛中的控制进行研究，为风力和柴油发电系统的利用和研究提供参考，丰富了解决风力发电输出不平稳的方案，并且对风力发电在边远地区的应用推广提供了示范。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的结构示意图；
[0016]图2为本实用新型的风力发电模拟系统；
[0017]图3为本实用新型的控制流程图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但不构成对本实用新型的任何限制。
[0019]如图1所示，一种风力和柴油互补式发电模拟装置，包括风力发电系统，柴油发电机系统，DC/AC逆变系统，风力和柴油互补控制系统(简称:风-柴互补控制系统)，潮流双向控制监测模块，母线及负载；
[0020]风力发电系统包括风力发电模拟系统，AC/DC转换器，蓄电池组以及备用蓄电池组；
[0021]柴油发电机系统包括柴油发电机，AC/DC转换器，蓄电池组；
[0022]风力和柴油互补控制系统包括蓄电池组检测模块，柴油发电机控制器，并网/孤岛检测模块；
[0023]蓄电池组检测模块与备用蓄电池组相连接，柴油发电机控制器与柴油发电机相连接，并网/孤岛检测模块与母线相连接，风电接入电网后控制模块与潮流双向控制监测模块相连接。
[0024]如图2所示，本实用新型的风力发电模拟系统，包括:电脑控制系统，自回归滑动平均风速建模，输出转矩控制系统，异步电机，风扇叶片，齿轮箱系统，双馈异步发电机；电脑控制系统与自回归滑动平均风速建模及输出转矩控制系统相连接，异步电机与风扇叶片及齿轮箱系统相连接，齿轮箱系统与双馈异步发电机相连接，输出转矩控制系统与自回归滑动平均风速建模及异步电机相连接。
[0025]风力发电模拟系统的工作原理如下:首先，由电脑控制系统通过自回归滑动平均风速模型对风速建模后，计算出风力机的转矩，将其传给输出转矩控制系统并通过采用矢量控制方式的变频器控制异步电机的转矩输出。异步电动机带动风扇叶片转动，可以从风扇叶片的转动快慢直观地判断风力的大小，同时，异步电动机通过齿轮箱系统带动双馈异步电机发电来模拟风力发电。
[0026]如图3所示，本实用新型的控制步骤如下:
[0027]风力发电系统投入运行后，由并网/孤岛检测模块检测母线是否与电网相连，若检测为并网状态，则柴油发电系统不工作，只有风力发电系统发电，其中的蓄电池组及备用蓄电池组均储存风力产生的电能并通过DC/AC逆变系统将其逆变至母线。当风力发电系统产生的电能大于负载所需时，将电能输送至电网并监测输送电量；当风力发电系统产生的电能小于负载所需时，电网将电能输送至系统母线，并监测输送电量。
[0028]若检测为孤岛状态，当风力发电充足且备用蓄电池组容量未超过其最高充电容量时，风力发电的多余功率对备用蓄电池组进行充电；当风力发电不足以满足负载时，则对备用蓄电池进行放电并启动柴油发电机系统，当柴油发电机平稳运行后，将其投入风力和柴油互补系统中并停止备用蓄电池组的放电。此后，若风力发电充足且备用蓄电池组容量未超过其最高充电容量时，则风力发电的多余功率对备用蓄电池组进行充电；当风力不足或者备用蓄电池组的容量超过其最高充电容量时，将停止对备用蓄电池组的充电。当风力发电功率与柴油发电机不足以满足负荷时且蓄电池组的容量不低于其最低放电容量时，则蓄电池组放电对负载进行供电补充。
[0029]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种风力和柴油互补式发电模拟装置，其特征在于:包括风力发电系统，柴油发电机系统，DC/AC逆变系统，风力和柴油互补控制系统，潮流双向控制监测模块，母线及负载；所述风力发电系统包括风力发电模拟系统，AC/DC转换器，蓄电池组以及备用蓄电池组； 所述风力发电模拟系统，包括:电脑控制系统，自回归滑动平均风速建模，输出转矩控制系统，异步电机，风扇叶片，齿轮箱系统，双馈异步发电机； 所述电脑控制系统与自回归滑动平均风速建模及输出转矩控制系统相连接，异步电机与风扇叶片及齿轮箱系统相连接，齿轮箱系统与双馈异步发电机相连接，输出转矩控制系统与自回归滑动平均风速建模及异步电机相连接； 所述柴油发电机系统包括柴油发电机，AC/DC转换器，蓄电池组； 所述风力和柴油互补控制系统包括蓄电池组检测模块，柴油发电机控制器，并网/孤岛检测模块； 所述蓄电池组检测模块与备用蓄电池组相连接，柴油发电机控制器与柴油发电机相连接，并网/孤岛检测模块与母线相连接，风电接入电网后控制模块与潮流双向控制监测模块相连接。
【文档编号】H02J7/00GK204156539SQ201420674099
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年11月12日
【发明者】吴兰, 曾龙, 黎灿兵, 旷永红, 曹一家, 霍卫卫 申请人:湖南大学