本發(fā)明屬于電力教學(xué)裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

風(fēng)力發(fā)電以其無污染和可再生性，日益受到世界各國的廣泛重視，近年來得到迅速發(fā)展。采用雙饋電機(jī)的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與傳統(tǒng)的恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)相比具有顯著的優(yōu)勢，如風(fēng)能利用系數(shù)高，能吸收由風(fēng)速突變所產(chǎn)生的能量波動(dòng)以避免主軸及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)承受過大的扭矩和應(yīng)力，以及可以改善系統(tǒng)的功率因數(shù)等。

然而在實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域中，針對風(fēng)力發(fā)電的教學(xué)實(shí)訓(xùn)裝置并不多見，尤其是對雙饋異步風(fēng)力發(fā)電的研究裝置。實(shí)際的雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大，無法使學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作，達(dá)不到實(shí)訓(xùn)研究的目的。

專利模擬風(fēng)力發(fā)電教學(xué)裝置(公開號(hào)：CN102663940A)公開了一種包括塔柱、與塔柱相連的搖臂桿、與搖臂桿相連且與塔柱平行的支撐柱，固定于支撐柱下端的導(dǎo)軌電機(jī)設(shè)備，以及供導(dǎo)軌電機(jī)設(shè)備運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌電機(jī)設(shè)備內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)軌電機(jī)，所述導(dǎo)軌電機(jī)軸通過皮帶傳動(dòng)與滾軸的一端連接，代替兩軸之間采用的齒輪傳動(dòng)，滾軸的另一端位于導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，且所述滾軸與導(dǎo)軌接觸的外部設(shè)有橡膠來與導(dǎo)軌軟連接，可有效減少機(jī)器運(yùn)行時(shí)的噪音，適合教學(xué)。但是該裝置對風(fēng)力發(fā)電方向的針對性不強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)演示單一，無法系統(tǒng)地學(xué)習(xí)研究雙饋異步風(fēng)力發(fā)電。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，針對性強(qiáng)、功能完善、演示實(shí)驗(yàn)眾多，便于現(xiàn)場實(shí)訓(xùn)教學(xué)研究。

本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

一種雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括相互連接的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、并網(wǎng)變流器和監(jiān)控上位機(jī)，所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括底座和安裝在所述底座上的三相異步變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)和雙饋發(fā)電機(jī)，所述三相異步變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)和所述雙饋發(fā)電機(jī)之間設(shè)有聯(lián)軸器，所述并網(wǎng)變流器包括機(jī)柜和設(shè)在所述機(jī)柜內(nèi)的變頻器、變流器、傳感器和處理器，所述變頻器和所述三相異步變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)連接，所述變流器連接所述雙饋發(fā)電機(jī)，所述傳感器分別與所述變流器和所述處理器相連，所述處理器連接所述監(jiān)控上機(jī)位。

優(yōu)選的，所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組還包括增量式編碼器，所述增量式編碼器連接所述雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，測量發(fā)電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速。

優(yōu)選的，所述三相異步變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)上設(shè)有定子轉(zhuǎn)子接線盒，所述傳感器通過所述定子轉(zhuǎn)子接線盒連接所述三相異步變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的定子轉(zhuǎn)子，測量電動(dòng)機(jī)的電壓和電流。

優(yōu)選的，所述聯(lián)軸器上設(shè)有聯(lián)軸器保護(hù)罩，保護(hù)固定所述三相異步變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)和所述雙饋發(fā)電機(jī)的連接。

優(yōu)選的，所述變流器采用雙向變流器，所述雙向變流器包括相互連接機(jī)側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器，所述機(jī)側(cè)變流器連接所述雙饋發(fā)電機(jī)，所述網(wǎng)側(cè)變流器連接電網(wǎng)系統(tǒng)的變壓器，所述機(jī)側(cè)變流器和所述網(wǎng)側(cè)變流器分別連接所述處理器。

優(yōu)選的，所述處理器采用32位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器，所述32位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器與所述雙向變流器之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)電路，所述處理器通過所述驅(qū)動(dòng)電路控制驅(qū)動(dòng)所述雙向變流器。

優(yōu)選的，所述傳感器包括電壓傳感器、電流傳感器和溫度傳感器，所述電壓傳感器、所述電流傳感器和所述溫度傳感器分別連接所述雙向變流器和所述處理器，采集機(jī)側(cè)、直流側(cè)和電網(wǎng)側(cè)電壓和電流信號(hào)，采用溫度傳感器測量機(jī)側(cè)、網(wǎng)側(cè)變流器的溫度，方便實(shí)時(shí)監(jiān)測變流器的溫度。

本發(fā)明的有益效果是：采用雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，針對雙饋風(fēng)力發(fā)電課題實(shí)驗(yàn)研究性強(qiáng)；采用雙向變流器控制靈活，既可以控制發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子電流也可以控制電網(wǎng)電流，可以靈活地選擇直流母線電壓、控制風(fēng)能最大跟蹤以及有功功率和無功功率的控制；通過監(jiān)控上機(jī)位可以方便的通過控制變頻器實(shí)現(xiàn)三相異步變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模擬風(fēng)機(jī)出力，達(dá)到實(shí)驗(yàn)效果，便于教學(xué)實(shí)訓(xùn)操作。

附圖說明

附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主電路拓?fù)涫疽鈭D；

圖4是本發(fā)明的控制模擬試驗(yàn)系統(tǒng)框圖；

圖中標(biāo)記為1.底座；2.三相異步變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)；21.定子轉(zhuǎn)子接線盒；3.雙饋發(fā)電機(jī)；4.增量式編碼器；5.聯(lián)軸器保護(hù)罩；51.聯(lián)軸器。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括相互連接的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、并網(wǎng)變流器和監(jiān)控上位機(jī)，通過本系統(tǒng)可在室內(nèi)環(huán)境下模擬兆瓦級(jí)雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，研究雙饋風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)速曲線變化、發(fā)電機(jī)并網(wǎng)與脫網(wǎng)功能、風(fēng)力機(jī)模擬、功率調(diào)節(jié)和MPPT最大功率點(diǎn)跟蹤功能等。

如圖2所示，雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括底座1和安裝在底座1上的三相異步變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)2和雙饋發(fā)電機(jī)3，三相異步變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)2和雙饋發(fā)電機(jī)3之間設(shè)有聯(lián)軸器51，雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組還包括增量式編碼器4，增量式編碼器4連接雙饋發(fā)電機(jī)3轉(zhuǎn)子，測量發(fā)電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速。三相異步變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)2上設(shè)有定子轉(zhuǎn)子接線盒21，傳感器通過定子轉(zhuǎn)子接線盒21連接三相異步變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)2的定子轉(zhuǎn)子，測量電動(dòng)機(jī)的電壓和電流。進(jìn)一步地，聯(lián)軸器51上設(shè)有聯(lián)軸器保護(hù)罩5，保護(hù)固定三相異步變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)2和雙饋發(fā)電機(jī)3的連接。

如圖3所示，并網(wǎng)變流器包括變頻器、變流器、傳感器和處理器，變頻器和三相異步變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)連接，變流器連接雙饋發(fā)電機(jī)，傳感器分別與變流器和處理器相連，處理器連接監(jiān)控上機(jī)位。變流器采用雙向變流器，雙向變流器包括相互連接機(jī)側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器，機(jī)側(cè)變流器連接雙饋發(fā)電機(jī)，網(wǎng)側(cè)變流器連接電網(wǎng)系統(tǒng)的變壓器，機(jī)側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器分別連接處理器。處理器采用32位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器，32位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器與雙向變流器之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)電路，處理器通過驅(qū)動(dòng)電路控制驅(qū)動(dòng)雙向變流器。

如圖4所示，雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)采用變頻器控制調(diào)節(jié)三相變頻異步調(diào)速電機(jī)2模擬風(fēng)力機(jī)，通過監(jiān)控上機(jī)位控制變頻器輸出頻率來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，模擬不同風(fēng)速來驅(qū)動(dòng)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)3,使雙饋發(fā)電機(jī)3模擬工作在不同風(fēng)速工況下。網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)側(cè)變流器均采用TMS320F2812的DSP核心控制板控制。機(jī)側(cè)、直流側(cè)和電網(wǎng)側(cè)電壓和電流信號(hào)采用高精度霍爾電壓電流傳感器采集，機(jī)側(cè)、網(wǎng)側(cè)變流器內(nèi)部IPM的溫度采用溫度傳感器測量，方便實(shí)時(shí)監(jiān)測變流器的溫度變化。監(jiān)控上位機(jī)采用一臺(tái)PC機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控采用RS485通訊方式分別遠(yuǎn)程監(jiān)控變頻器、網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)側(cè)變流器。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。