專利名稱：低壓-中壓風(fēng)力發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)カ發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及風(fēng)カ發(fā)電實(shí)驗(yàn)?zāi)M技術(shù)領(lǐng)域，具體為ー種低壓-中壓風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
背景技術(shù)：
風(fēng)カ發(fā)電作為一種有效的可再生能源利用形式，近年來越來越受到關(guān)注，但是由于條件所限大量的實(shí)際風(fēng)場實(shí)驗(yàn)驗(yàn) 證是不現(xiàn)實(shí)的，為了高效的對(duì)系統(tǒng)控制策略及軟硬件進(jìn)行驗(yàn)證，通常需要對(duì)風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行前期的實(shí)驗(yàn)室地面模擬實(shí)驗(yàn)研究，因而風(fēng)カ發(fā)電實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)用而生?！讹L(fēng)カ發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪功率輸出特性模擬實(shí)驗(yàn)方法》(CN136351，沈陽エ業(yè)大學(xué))公開了精確地風(fēng)速模型，適用于模擬實(shí)際風(fēng)電場的工況；《一種變速恒頻風(fēng)力雙饋發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)》(CN1972115A，中國科學(xué)院電エ研究所)公開的模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以模擬水力雙饋發(fā)電機(jī)系統(tǒng)；
經(jīng)過長期的努力，我國的風(fēng)カ發(fā)電相關(guān)技術(shù)有了長足的進(jìn)步，但仍未掌握其核心技木，技術(shù)水平任較低。風(fēng)カ發(fā)電實(shí)驗(yàn)平臺(tái)作為風(fēng)電的基礎(chǔ)研究平臺(tái)，其相關(guān)技術(shù)有待搞?，F(xiàn)有的風(fēng)カ發(fā)電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)均為低壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)中壓網(wǎng)路未有涉及。

發(fā)明內(nèi)容
為彌補(bǔ)現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，本發(fā)明的提供一種低壓-中壓風(fēng)カ發(fā)電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，既可對(duì)現(xiàn)有的低壓雙饋機(jī)型并網(wǎng)發(fā)電提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，也可為中壓異步電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電相關(guān)技術(shù)研究提供基礎(chǔ)硬件平臺(tái)支持；為研究低中壓風(fēng)カ發(fā)電中的關(guān)鍵問題提供了實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
低壓-中壓風(fēng)カ發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于包括有配電系統(tǒng)、中壓異步電機(jī)及其控制系統(tǒng)、聯(lián)軸器、低壓雙饋異步電機(jī)及其控制系統(tǒng)，上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，所述的中壓異步電機(jī)及其控制系統(tǒng)包括有中壓籠型異步電機(jī)、第二變壓器、三電平四象限變頻器、濾波升壓單元，電網(wǎng)經(jīng)過配電系統(tǒng)接入第二變壓器，第二變壓器與三電平四象限變頻器連接，三電平四象限變頻器經(jīng)過濾波升壓單元控制連接中壓籠型異步電機(jī)；所述的低壓雙饋異步電機(jī)及其控制系統(tǒng)包括有低壓雙饋電機(jī)、背靠背變流器、濾波單元、并網(wǎng)開關(guān)、第三變壓器，低壓雙饋電機(jī)的定子通過并網(wǎng)開關(guān)接入電網(wǎng)，低壓雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子接入背靠背變流器，背靠背變流器經(jīng)過濾波単元后，通過第三變壓器接入電網(wǎng)；所述的中壓籠型異步電機(jī)與低壓雙饋電機(jī)之間通過聯(lián)軸器連接，所述的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)分別與三電平四象限變頻器、背靠背變流器通信連接，下發(fā)控制指令，時(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)運(yùn)行。所述的中壓異步電機(jī)及其控制系統(tǒng)還包括有光電編碼器，光電編碼器與中壓籠型異步電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連，用于檢測中壓籠型異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速。所述的背靠背變流器包括有機(jī)側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器，機(jī)側(cè)變流器連接低壓雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子，網(wǎng)側(cè)變流器經(jīng)過濾波単元后，通過第三變壓器接入電網(wǎng)。
所述的配電系統(tǒng)包括有第一變壓器、進(jìn)線柜、變壓器保護(hù)柜、出線柜。所述的聯(lián)軸器包括有扭矩傳感器，用于檢測中壓籠型異步電機(jī)和低壓雙饋電機(jī)的扭矩。本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用中壓異步機(jī)-低壓雙饋電機(jī)對(duì)拖模式，兩臺(tái)電機(jī)控制器均采用四象限運(yùn)行的整流-逆變的背靠背系統(tǒng)。在中壓異步電機(jī)模擬風(fēng)カ機(jī)驅(qū)動(dòng)雙饋電機(jī)，雙饋電機(jī)通過背靠背變流器并網(wǎng)運(yùn)行模式時(shí)，本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可作為雙饋風(fēng)カ發(fā)電機(jī)機(jī)型的研究平臺(tái)；當(dāng)雙饋電機(jī)模擬風(fēng)カ機(jī)驅(qū)動(dòng)中壓異步電機(jī)，中壓異步電機(jī)通過ー個(gè)三電平四象限變頻器并網(wǎng)發(fā)電時(shí)，本平臺(tái)可用作中壓異步發(fā)電機(jī)的研究平臺(tái)。達(dá)到ー個(gè)平臺(tái)模擬兩種不同電壓等級(jí)、兩種不同風(fēng)カ發(fā)電機(jī)型的目的。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下優(yōu)勢和有效益果
I、本發(fā)明設(shè)計(jì)了異步電機(jī)-雙饋電機(jī)對(duì)拖模擬風(fēng)電系統(tǒng)，模擬平臺(tái)的電機(jī)控制器均采有四象限運(yùn)行背靠背變流器，可實(shí)現(xiàn)雙饋電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電或異步電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電，達(dá)到了ー個(gè)模擬平臺(tái)模擬兩種不同并網(wǎng)發(fā)電機(jī)機(jī)型的目的，平臺(tái)具有通用性、擴(kuò)展性。2、本發(fā)明設(shè)計(jì)了ー種低壓-中壓風(fēng)カ發(fā)電模擬平臺(tái)，可模擬兩種電壓等級(jí)下的風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)；特別對(duì)于中壓異步電機(jī)發(fā)電模式，可反映海上風(fēng)電場的運(yùn)行狀況。3、本發(fā)明設(shè)計(jì)的風(fēng)力發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可做為風(fēng)カ發(fā)電的基礎(chǔ)平臺(tái)，研究電能質(zhì)量，變流器并網(wǎng)控制，電網(wǎng)適應(yīng)性，低電壓穿越等重難點(diǎn)問題。


圖I為本發(fā)明的低壓-中壓風(fēng)カ發(fā)電實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的系統(tǒng)示意圖。圖2為本發(fā)明的雙饋電機(jī)控制結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步說明。參見圖I，低壓-中壓風(fēng)カ發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括有配電系統(tǒng)I、中壓異步電機(jī)及其控制系統(tǒng)、聯(lián)軸器2、低壓雙饋異步電機(jī)及其控制系統(tǒng)，上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)3，中壓異步電機(jī)及其控制系統(tǒng)包括有中壓籠型異步電機(jī)4、第二變壓器5、三電平四象限變頻器6、濾波升壓単元7，電網(wǎng)經(jīng)過配電系統(tǒng)I接入第二變壓器5，第二變壓器5與三電平四象限變頻器6連接，三電平四象限變頻器6經(jīng)過濾波升壓單元7控制連接中壓籠型異步電機(jī)4 ;低壓雙饋異步電機(jī)及其控制系統(tǒng)包括有低壓雙饋電機(jī)8、背靠背變流器9、濾波單元10、并網(wǎng)開關(guān)11、第三變壓器12，低壓雙饋電機(jī)8的定子通過并網(wǎng)開關(guān)11接入電網(wǎng)，低壓雙饋電機(jī)8的轉(zhuǎn)子接入背靠背變流器9，背靠背變流器9經(jīng)過濾波単元10后，通過第三變壓器12接入電網(wǎng)；中壓籠型異步電機(jī)4與低壓雙饋電機(jī)8之間通過聯(lián)軸器2連接，上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)3分別與三電平四象限變頻器6、背靠背變流器9通信連接，下發(fā)控制指令，時(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)運(yùn)行。中壓異步電機(jī)及其控制系統(tǒng)還包括有光電編碼器，光電編碼器與中壓籠型異步電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連，用于檢測中壓籠型異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速。背靠背變流器9包括有機(jī)側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器，機(jī)側(cè)變流器連接低壓雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子，網(wǎng)側(cè)變流器經(jīng)過濾波単元后，通過第三變壓器接入電網(wǎng)。配電系統(tǒng)I包括有第一變壓器、進(jìn)線柜、變壓器保護(hù)柜、出線柜。
聯(lián)軸器2包括有扭矩傳感器，用于檢測中壓籠型異步電機(jī)和低壓雙饋電機(jī)的扭矩。其中，中壓籠型異步電機(jī)4采用昆明電機(jī)有限公司的三相異步電機(jī)(Y355-4);低壓雙饋電機(jī)采用昆明電機(jī)有限公司的三相繞線式異步電機(jī)(YR2-355M1-4R);配電系統(tǒng)采用必達(dá)電氣的KYN44系統(tǒng)，進(jìn)線柜采用KYN44A-12進(jìn)線隔離劑PT拒，變壓器保護(hù)柜采用KYN44A-12/1#變壓器保護(hù)柜、KYN44A-12/2#變壓器保護(hù)柜；出線柜采用KYN44A-12變壓器出線柜，配電系統(tǒng)中的第一變壓器采用順特電氣生產(chǎn)的SC9-400/10樹脂澆注干式電カ變壓器；第二變壓器采用許繼變壓器有限公司生產(chǎn)的SCB10-315/10樹脂澆注干式電カ變壓器；三電平四象限變頻器采用西門子羅賓康高壓變頻器。電網(wǎng)經(jīng)配電系統(tǒng)升壓至10KV，在經(jīng)第二變壓器降壓至6000V接入 三電平四象限變頻器，三電平四象限變頻器控制中壓籠型異步電機(jī)運(yùn)行。低壓雙饋電機(jī)通過背靠背變流器控制其運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模擬雙饋機(jī)型并網(wǎng)發(fā)電
三電平四象限變頻器控制中壓籠型異步電機(jī)運(yùn)行于轉(zhuǎn)矩控制模式，按照轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線運(yùn)行，輸出轉(zhuǎn)矩，模擬風(fēng)機(jī)；中壓籠型異步電機(jī)拖動(dòng)低壓雙饋電機(jī)，低壓雙饋電機(jī)通過背靠背變流器并網(wǎng)發(fā)電。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模擬中壓籠型異步機(jī)型并網(wǎng)發(fā)電
背靠背變流器控制低壓雙饋電機(jī)，拖動(dòng)中壓籠型異步電機(jī)運(yùn)行，中壓籠型異步電機(jī)通過三電平四象限變頻器并網(wǎng)發(fā)電。
權(quán)利要求
1.一種低壓-中壓風(fēng)カ發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于包括有配電系統(tǒng)、中壓異步電機(jī)及其控制系統(tǒng)、聯(lián)軸器、低壓雙饋異步電機(jī)及其控制系統(tǒng)，上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，所述的中壓異步電機(jī)及其控制系統(tǒng)包括有中壓籠型異步電機(jī)、第二變壓器、三電平四象限變頻器、濾波升壓單元，電網(wǎng)經(jīng)過配電系統(tǒng)接入第二變壓器，第二變壓器與三電平四象限變頻器連接，三電平四象限變頻器經(jīng)過濾波升壓單元控制連接中壓籠型異步電機(jī)；所述的低壓雙饋異步電機(jī)及其控制系統(tǒng)包括有低壓雙饋電機(jī)、背靠背變流器、濾波單元、并網(wǎng)開關(guān)、第三變壓器，低壓雙饋電機(jī)的定子通過并網(wǎng)開關(guān)接入電網(wǎng)，低壓雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子接入背靠背變流器，背靠背變流器經(jīng)過濾波単元后，通過第三變壓器接入電網(wǎng)；所述的中壓籠型異步電機(jī)與低壓雙饋電機(jī)之間通過聯(lián)軸器連接，所述的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)分別與三電平四象限變頻器、背靠背變流器通信連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低壓-中壓風(fēng)カ發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于所述的中壓異步電機(jī)及其控制系統(tǒng)還包括有光電編碼器，光電編碼器與中壓籠型異步電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低壓-中壓風(fēng)カ發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于所述的背靠背變流器包括有機(jī)側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器，機(jī)側(cè)變流器連接低壓雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子，網(wǎng)側(cè)變流器經(jīng)過濾波単元后，通過第三變壓器接入電網(wǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低壓-中壓風(fēng)カ發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于所述的配電系統(tǒng)包括有第一變壓器、進(jìn)線柜、變壓器保護(hù)柜、出線柜。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低壓-中壓風(fēng)カ發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于所述的聯(lián)軸器包括有扭矩傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低壓-中壓風(fēng)力發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括有配電系統(tǒng)、中壓異步電機(jī)及其控制系統(tǒng)、聯(lián)軸器、低壓雙饋異步電機(jī)及其控制系統(tǒng)，上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。本發(fā)明中的電機(jī)控制器均采用四象限的背靠背系統(tǒng)，兩臺(tái)電機(jī)均可運(yùn)行在電動(dòng)、發(fā)點(diǎn)模式下，達(dá)到了一個(gè)平臺(tái)模擬兩種不同電壓等級(jí)、兩種不同風(fēng)力發(fā)電機(jī)型的目的。本發(fā)明既可對(duì)低壓雙饋機(jī)型并網(wǎng)發(fā)電提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，也可為中壓籠型異步電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電相關(guān)技術(shù)研究提供基礎(chǔ)硬件平臺(tái)支持，為研究低中壓風(fēng)力發(fā)電中的關(guān)鍵問題提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)G01R31/34GK102692601SQ201210173899
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者劉淳, 劉芳, 盧磊, 張興, 李飛, 謝震 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)