一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)仿真培訓(xùn)管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)仿真培訓(xùn)管理系統(tǒng)，其機(jī)械組裝包括永磁發(fā)電機(jī)、雙饋發(fā)電機(jī)和機(jī)械底架，電控系統(tǒng)部分包括PC機(jī)、主控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)器、四象限變流器、智能電量采集顯示單元、全功率變流器、并網(wǎng)接觸器、速度及位置傳感器、互鎖回路、短路器，所述電控系統(tǒng)部分的速度及位置傳感器一連接永磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，所述速度及位置傳感器二、互鎖回路三均連接雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，所述互鎖回路二均連接永磁發(fā)電機(jī)的定子、雙饋發(fā)電機(jī)的定子。本實(shí)用新型通過其伺服驅(qū)動(dòng)器可同時(shí)兼容拖動(dòng)雙饋發(fā)電機(jī)與永磁發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)全功能、便攜式、高效率、低成本、多用途并網(wǎng)模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組多機(jī)型知識(shí)的全面仿真、模擬、培訓(xùn)、考核、信息管理功能。
【專利說明】一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)仿真培訓(xùn)管理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及新能源風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電仿真培訓(xùn)
管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，世界上大型的并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電技術(shù)主要為變速恒頻雙饋發(fā)電機(jī)和永磁發(fā)電機(jī)兩種機(jī)型，這兩種機(jī)型的產(chǎn)品在廠內(nèi)的測試系統(tǒng)都是單一機(jī)組類型的整機(jī)測試平臺(tái)。整機(jī)測試平臺(tái)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電、并網(wǎng)、保護(hù)、溫升等性能的流程化測試，但是針對上述兩種機(jī)型就需要兩套獨(dú)立測試系統(tǒng)，造價(jià)高，周期長，維護(hù)不方便，不利于數(shù)據(jù)集中采集管理以及控制策略仿真優(yōu)化。而且在整機(jī)測試平臺(tái)上，真實(shí)的電控系統(tǒng)包括變槳系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、變流系統(tǒng)，其環(huán)節(jié)復(fù)雜，系統(tǒng)慣性大，限于體積、造價(jià)、場地、風(fēng)險(xiǎn)等，無法實(shí)現(xiàn)便攜式移動(dòng)，也無法進(jìn)行勵(lì)磁、并網(wǎng)等控制策略的仿真模擬研究，既不具備控制策略仿真模擬的靈活性，也不具備培訓(xùn)功能的考核系統(tǒng)等，且在風(fēng)電場真實(shí)機(jī)組上更不能隨意進(jìn)行控制系統(tǒng)的控制策略的仿真模擬工作。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷和問題，本實(shí)用新型目的是提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)仿真培訓(xùn)管理系統(tǒng)，其伺服驅(qū)動(dòng)器可同時(shí)兼容拖動(dòng)雙饋發(fā)電機(jī)與永磁發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)全功能、便攜式、高效率、低成本、多用途并網(wǎng)模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組多機(jī)型知識(shí)的全面仿真、模擬、培訓(xùn)、考核、信息管理功能。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)仿真培訓(xùn)管理系統(tǒng)，包括機(jī)械組裝、電控系統(tǒng)。
[0006]所述機(jī)械組裝包括永磁發(fā)電機(jī)、雙饋發(fā)電機(jī)和機(jī)械底架，所述永磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子輸出軸通過聯(lián)軸器與雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子輸入軸連接，所述永磁發(fā)電機(jī)、雙饋發(fā)電機(jī)均固定在機(jī)械底架上。
[0007]所述電控系統(tǒng)部分包括主控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)器、四象限變流器、智能電量采集顯示單元、全功率變流器、并網(wǎng)接觸器、速度及位置傳感器一、速度及位置傳感器二、互鎖回路一、互鎖回路二、互鎖回路三、短路器、電源回路、保護(hù)回路、PC機(jī)，所述PC機(jī)連接主控系統(tǒng)，所述主控系統(tǒng)連接伺服驅(qū)動(dòng)器、四象限變流器、全功率變流器、智能電量采集顯示單元，所述智能電量采集顯示單元連接到并網(wǎng)接觸器，所述并網(wǎng)接觸器連接互鎖回路一，所述全功率變流器、伺服驅(qū)動(dòng)器均連接互鎖回路二，所述互鎖回路一連接全功率變流器、互鎖回路二，所述四象限變流器連接互鎖回路三、速度及位置傳感器二，所述互鎖回路三連接短路器，所述伺服驅(qū)動(dòng)器連接速度及位置傳感器一，所述電源回路與PC機(jī)、主控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)器、四象限變流器、智能電量采集顯示單元、全功率變流器連接，所述保護(hù)回路連接電源回路及伺服驅(qū)動(dòng)器。
[0008]所述電控系統(tǒng)部分的速度及位置傳感器一連接永磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸，所述速度及位置傳感器二、互鎖回路三均連接雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，所述互鎖回路二均連接永磁發(fā)電機(jī)的定子、雙饋發(fā)電機(jī)的定子。
[0009]進(jìn)一步的技術(shù)方案，PC機(jī)包括SCADA系統(tǒng)模塊和培訓(xùn)考核管理系統(tǒng)模塊，所述SCADA系統(tǒng)模塊、培訓(xùn)考核管理系統(tǒng)模塊均連接到主控系統(tǒng)。
[0010]進(jìn)一步的技術(shù)方案，還包括兩個(gè)電壓傳感器、兩個(gè)電流傳感器，所述電壓傳感器一、電流傳感器一與并網(wǎng)接觸器的輸入端連接，所述電壓傳感器二、電流傳感器二與并網(wǎng)接觸器的輸出端連接，并網(wǎng)接觸器的輸出端連接電力網(wǎng)并網(wǎng)接口。
[0011]進(jìn)一步的技術(shù)方案,還包括LVRT低電壓穿越單元,所述LVRT低電壓穿越單元連接主控系統(tǒng)、四象限變流器以及全功率變流器。
[0012]進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的速度及位置傳感器為增量編碼器、絕對值編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器中的一種。
[0013]本實(shí)用新型采用伺服驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩精確控制以及準(zhǔn)確的速度、位置控制，實(shí)現(xiàn)主控系統(tǒng)控制策略的無限制仿真模擬，方便科研及產(chǎn)品的升級(jí)的評估實(shí)驗(yàn)；采用互鎖回路實(shí)現(xiàn)不同發(fā)電機(jī)的切換，主控系統(tǒng)在SCADA系統(tǒng)界面選擇兩種不同發(fā)電模擬功能，實(shí)現(xiàn)雙機(jī)型的仿真模擬，性價(jià)比更高；機(jī)械組裝中的各部件用于模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作情況；同時(shí)PC機(jī)兼具培訓(xùn)考核系統(tǒng)，以及專家系統(tǒng)后臺(tái)，技術(shù)評估可靠性及實(shí)用性超過目前單機(jī)系統(tǒng)，具備很高的科研及社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中省略了電源回路、保護(hù)回路、電力網(wǎng)并網(wǎng)接口、與并網(wǎng)接觸器連接的電流傳感器和電壓傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將結(jié)合本實(shí)用新型的附圖，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0017]根據(jù)圖1所示，一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)仿真培訓(xùn)管理系統(tǒng)，包括機(jī)械組裝、電控系統(tǒng)，所述機(jī)械組裝包括永磁發(fā)電機(jī)、雙饋發(fā)電機(jī)和機(jī)械底架，永磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子輸出軸通過聯(lián)軸器與雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子輸入軸連接，永磁發(fā)電機(jī)、雙饋發(fā)電機(jī)均固定在機(jī)械底架上，
[0018]所述電控系統(tǒng)部分包括PC機(jī)、主控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)器、四象限變流器、智能電量采集顯示單元、全功率變流器、并網(wǎng)接觸器、速度及位置傳感器、互鎖回路、短路器、電源回路、保護(hù)回路，所述PC機(jī)連接主控系統(tǒng)，所述主控系統(tǒng)連接伺服驅(qū)動(dòng)器、四象限變流器、全功率變流器、智能電量采集顯示單元，所述智能電量采集顯示單元連接并網(wǎng)接觸器，所述并網(wǎng)接觸器連接互鎖回路一，所述全功率變流器、伺服驅(qū)動(dòng)器均連接互鎖回路二，所述互鎖回路一連接全功率變流器、互鎖回路二，所述四象限變流器連接互鎖回路三、速度及位置傳感器二，所述互鎖回路三連接短路器，所述伺服驅(qū)動(dòng)器連接速度及位置傳感器一，所述電源回路與PC機(jī)、主控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)器、四象限變流器、智能電量采集顯示單元、全功率變流器連接，所述保護(hù)回路連接電源回路及伺服驅(qū)動(dòng)器，
[0019]所述電控系統(tǒng)部分的速度及位置傳感器一連接永磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸，所述速度及位置傳感器二、互鎖回路三均連接雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，所述互鎖回路二均連接永磁發(fā)電機(jī)的定子、雙饋發(fā)電機(jī)的定子，
[0020]本實(shí)施例中，PC機(jī)包括SCADA系統(tǒng)模塊和培訓(xùn)考核管理系統(tǒng)模塊，電控系統(tǒng)部分還包括兩個(gè)電壓傳感器、兩個(gè)電流傳感器、LVRT低電壓穿越單元，所述SCADA系統(tǒng)、培訓(xùn)考核管理系統(tǒng)均連接到主控系統(tǒng)，所述電壓傳感器一、電流傳感器一與并網(wǎng)接觸器的輸入端連接，所述電壓傳感器二、電流傳感器二與并網(wǎng)接觸器的輸出端連接，所述LVRT低電壓穿越單元連接主控系統(tǒng)、四象限變流器及全功率變流器。
[0021]本實(shí)用新型的工作原理如下:
[0022]伺服驅(qū)動(dòng)器通過互鎖回路，由主控系統(tǒng)控制在雙饋發(fā)電機(jī)定子、永磁發(fā)電機(jī)定子繞組之間切換工作，以分別實(shí)現(xiàn)以上兩種機(jī)型的仿真模擬系統(tǒng)拖動(dòng)功能；
[0023]并網(wǎng)接觸器通過互鎖回路，由主控系統(tǒng)控制在雙饋發(fā)電機(jī)定子、永磁發(fā)電機(jī)定子繞組連接的全功率變流器輸入端切換工作，以分別實(shí)現(xiàn)以上兩種機(jī)型的仿真模擬系統(tǒng)發(fā)電并網(wǎng)功能；
[0024]智能電量采集顯示單元用以監(jiān)測發(fā)電機(jī)與電力網(wǎng)并網(wǎng)接口的電壓、電流、相位、功率，以實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)控制；
[0025]全功率變流器通過將頻率和振幅變化的電能轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合電力網(wǎng)的固定頻率和電壓幅值的電能，使永磁發(fā)電機(jī)定子電功率輸出到電力網(wǎng)并網(wǎng)接口 ；
[0026]短路器能夠短接雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組，以實(shí)現(xiàn)雙饋發(fā)電機(jī)作為拖動(dòng)用電動(dòng)機(jī)使用的功能；
[0027]互鎖回路保證采用一個(gè)電源回路分別實(shí)現(xiàn)雙饋發(fā)電機(jī)和永磁發(fā)電機(jī)系統(tǒng)分開單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)仿真功能；
[0028]四象限變流器與雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組采用互鎖回路，由主控系統(tǒng)控制在雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的連接切換，以分別實(shí)現(xiàn)雙饋發(fā)電機(jī)仿真模擬系統(tǒng)勵(lì)磁發(fā)電功能，或者雙饋發(fā)電機(jī)拖動(dòng)功能；
[0029]LVRT低電壓穿越單元通過上位機(jī)的SCADA系統(tǒng)選擇開啟或關(guān)閉，通過主控系統(tǒng)操作LVRT單元控制實(shí)現(xiàn)；
[0030]SCADA系統(tǒng)連接到電控系統(tǒng)的王控系統(tǒng)，可以在SCADA系統(tǒng)界面選擇兩種發(fā)電豐旲擬功能，以激活主控系統(tǒng)相關(guān)的功能軟件控制模塊；
[0031]電源回路為整個(gè)電控系統(tǒng)供電，通過電源分配端子，分別經(jīng)過開關(guān)連接到PC機(jī)、主控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)器、四象限變流器、智能電量采集顯示單元、全功率變流器；
[0032]保護(hù)回路包含漏電保護(hù)、過電壓保護(hù)、過電流保護(hù)、防雷擊保護(hù)以及急?；芈穯卧鳛殡娫椿芈返母綄賳卧?，與電源回路連接；培訓(xùn)考核管理系統(tǒng)中具有海量風(fēng)力發(fā)電的各種數(shù)據(jù)，以滿足發(fā)電過程中各種數(shù)據(jù)庫的錄入、導(dǎo)出功能以及網(wǎng)絡(luò)化信息管理功能。
[0033]機(jī)械組裝中的各部件用于模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作情況。[0034]本使用新型的工作流程如下:
[0035]I)開啟PC機(jī)，打開SCADA系統(tǒng)登錄，啟動(dòng)培訓(xùn)考核系統(tǒng)，查詢并選擇雙饋發(fā)電機(jī)系統(tǒng)或永磁發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，準(zhǔn)備工作就緒；
[0036]2)系統(tǒng)通電，啟動(dòng)模擬仿真及培訓(xùn)考核系統(tǒng)；
[0037]3)通過PC機(jī)界面，輸入模擬參數(shù)或指令，查看系統(tǒng)各種運(yùn)行參數(shù)的顯示值，以及查詢考核系統(tǒng)結(jié)果；
[0038]4)查詢智能電量采集顯示單元參數(shù)值,與SCADA系統(tǒng)參數(shù)校驗(yàn)；
[0039]5)亞同步并網(wǎng)及脫網(wǎng)流程化操作；
[0040]6)同步速參數(shù)整定操作；
[0041]7)超同步并網(wǎng)及脫網(wǎng)流程化操作；
[0042]8)進(jìn)行保護(hù)功能測試；
[0043]9)進(jìn)行考核系統(tǒng)評分；
[0044]10)模擬結(jié)果及考核結(jié)果輸出。
[0045]以上所述，僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)按所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)仿真培訓(xùn)管理系統(tǒng)，包括機(jī)械組裝、電控系統(tǒng)，其特征在于: 所述機(jī)械組裝包括永磁發(fā)電機(jī)、雙饋發(fā)電機(jī)和機(jī)械底架，所述永磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子輸出軸通過聯(lián)軸器與雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子輸入軸連接，所述永磁發(fā)電機(jī)、雙饋發(fā)電機(jī)均固定在機(jī)械底架上， 所述電控系統(tǒng)部分包括PC機(jī)、主控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)器、四象限變流器、智能電量采集顯示單元、全功率變流器、并網(wǎng)接觸器、速度及位置傳感器一、速度及位置傳感器二、互鎖回路一、互鎖回路二、互鎖回路三、短路器、電源回路、保護(hù)回路，所述PC機(jī)連接主控系統(tǒng)，所述主控系統(tǒng)連接伺服驅(qū)動(dòng)器、四象限變流器、全功率變流器、智能電量采集顯示單元，所述智能電量采集顯示單元連接到并網(wǎng)接觸器，所述并網(wǎng)接觸器連接互鎖回路一，所述全功率變流器、伺服驅(qū)動(dòng)器均連接互鎖回路二，所述互鎖回路一連接全功率變流器、互鎖回路二，所述四象限變流器連接互鎖回路三、速度及位置傳感器二，所述互鎖回路三連接短路器，所述伺服驅(qū)動(dòng)器連接速度及位置傳感器一，所述電源回路與PC機(jī)、主控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)器、四象限變流器、智能電量采集顯示單元、全功率變流器連接，所述保護(hù)回路連接電源回路和伺服驅(qū)動(dòng)器， 所述電控系統(tǒng)部分的速度及位置傳感器一連接永磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸，所述速度及位置傳感器二、互鎖回路三均連接雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，所述互鎖回路二連接永磁發(fā)電機(jī)的定子、雙饋發(fā)電機(jī)的定子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)仿真培訓(xùn)管理系統(tǒng)，其特征在于:PC機(jī)包括SCADA系統(tǒng)模塊和培訓(xùn)考核管理系統(tǒng)模塊，所述SCADA系統(tǒng)模塊、培訓(xùn)考核管理系統(tǒng)模塊均連接到主控系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)仿真培訓(xùn)管理系統(tǒng)，其特征在于:還包括兩個(gè)電壓傳感器、兩個(gè)電流傳感器，所述電壓傳感器一、電流傳感器一與并網(wǎng)接觸器的輸入端連接，所述電壓傳感器二、電流傳感器二與并網(wǎng)接觸器的輸出端連接，并網(wǎng)接觸器的輸出端連接電力網(wǎng)并網(wǎng)接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)仿真培訓(xùn)管理系統(tǒng)，其特征在于:還包括LVRT低電壓穿越單元，所述LVRT低電壓穿越單元連接主控系統(tǒng)、四象限變流器以及全功率變流器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)仿真培訓(xùn)管理系統(tǒng)，其特征在于:所述的速度及位置傳感器為增量編碼器、絕對值編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器中的一種。
【文檔編號(hào)】G09B25/02GK203689807SQ201420001743
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】單超 申請人:沈陽工程學(xué)院