模擬全自然工況的功率分匯流風(fēng)力發(fā)電測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)電測(cè)試系統(tǒng)，模擬全自然工況的功率分匯流風(fēng)力發(fā)電測(cè)試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]能源日趨短缺問(wèn)題是當(dāng)今世界上各國(guó)面臨的難題，可再生能源以其取之不盡用之不竭、無(wú)污染、不破壞生態(tài)的優(yōu)勢(shì)，必將在未來(lái)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中扮演主要角色。風(fēng)能作為一種較為實(shí)用的可再生能源，必將受到大力度的開(kāi)發(fā)和利用，積極促進(jìn)風(fēng)能發(fā)電技術(shù)是優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全、緩解能源利用造成的嚴(yán)重環(huán)境污染，促進(jìn)能源與經(jīng)濟(jì)、能源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的重要選擇，是建設(shè)能源節(jié)約。環(huán)境友好型社會(huì)和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。
[0003]眾所周知，風(fēng)力是一種不穩(wěn)定的動(dòng)力源，風(fēng)速經(jīng)常變化；而風(fēng)力發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并網(wǎng)時(shí)，要求風(fēng)電的頻率保持恒定。為了解決風(fēng)速與風(fēng)電頻率之間的矛盾，人們提出了多種解決方案，其中效果最好的是變速恒頻發(fā)電方法，以實(shí)現(xiàn)不同風(fēng)速下風(fēng)力機(jī)相應(yīng)變速運(yùn)行，高效的捕獲最大風(fēng)能。
[0004]目前變速恒頻的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)主要有感應(yīng)發(fā)電機(jī)型，雙饋發(fā)電機(jī)型、永磁直驅(qū)發(fā)電機(jī)型等。雖然如今高效的發(fā)電方案層出不窮，但是簡(jiǎn)單便攜且集成化的發(fā)電測(cè)試系統(tǒng)未見(jiàn)報(bào)道，這就使得風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在前期的開(kāi)發(fā)和后期的性能驗(yàn)證及完善無(wú)法高效的開(kāi)展，從而限制了風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展，因此，研制一種具有操作簡(jiǎn)單方便、成本低廉、運(yùn)行可靠、效率高等優(yōu)點(diǎn)的風(fēng)力發(fā)電測(cè)試系統(tǒng)顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)基于功率分匯流技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的檢測(cè)系統(tǒng)空缺的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的檢測(cè)系統(tǒng)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)操作簡(jiǎn)單方便、成本低廉、運(yùn)行可靠、效率高等目的，本發(fā)明具體的實(shí)現(xiàn)方案如下:
[0007]模擬全自然工況的功率分匯流風(fēng)力發(fā)電測(cè)試系統(tǒng)，包括模擬電機(jī)、減速裝置與行星齒輪排、定速發(fā)電機(jī)、調(diào)速電機(jī)、變頻器、控制系統(tǒng)和交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)柜；行星齒輪排包括齒圈、太陽(yáng)輪、行星架和減速齒輪；模擬電機(jī)通過(guò)第一軸及減速齒輪與行星齒輪排的行星架連接；調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)第二軸與行星齒輪排的太陽(yáng)輪連接，定速電機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)第三軸與行星齒輪排的齒圈連接；調(diào)速電機(jī)定子內(nèi)設(shè)置三相繞組通過(guò)變頻器與電網(wǎng)電連接；定速發(fā)電機(jī)定子上設(shè)置三相繞組與電網(wǎng)電連接；變頻器通過(guò)電路與交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)柜電連接；交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)柜通過(guò)電路與模擬電機(jī)電連接；交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)柜通過(guò)數(shù)據(jù)電纜與控制系統(tǒng)電連接；交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)柜外接電網(wǎng)。
[0008]模擬電機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，所述的原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)或者水輪機(jī)，其動(dòng)力來(lái)源于交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)柜。
[0009]模擬電機(jī)為繞線式三相異步電機(jī)或者鼠籠式三相異步電機(jī)，定速發(fā)電機(jī)和調(diào)速電機(jī)為同步電機(jī)、鼠籠式三相異步電機(jī)、繞線式三相異步電機(jī)或者單相交流電機(jī)。
[0010]所述的變頻器為交-交變換器，交-直-交變換器或直-交變換器。
[0011]定速發(fā)電機(jī)和變頻器與交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)柜電連接且其為同一接口。
[0012]變頻器與調(diào)速電機(jī)定子通過(guò)滑環(huán)進(jìn)行電氣連接，其連接方式為接觸式電刷-滑環(huán)方式，變頻器上有電源接口且需要接入直流電源，所述的直流電源為蓄電池、電池組或者直流發(fā)電機(jī)。
[0013]模擬電機(jī)與減速齒輪相連接的軸一以及調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)子與調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)子相連接的軸二的傳動(dòng)類型為齒輪傳動(dòng)、無(wú)級(jí)機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、液力傳動(dòng)或者電氣傳動(dòng)。交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)柜外接電網(wǎng)，電網(wǎng)經(jīng)電源電抗器與可將電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓的非調(diào)節(jié)型電源模塊連接。
[0014]交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)柜的非調(diào)節(jié)型電源模塊通過(guò)直流母線與電機(jī)模塊連接，電機(jī)模塊作為可逆變器將直流電壓轉(zhuǎn)回交流電壓或者將交流電壓轉(zhuǎn)成直流電壓；各個(gè)電機(jī)模塊并聯(lián)到直流母線上；在電機(jī)模塊的輸出端連接正弦濾波器，在非調(diào)節(jié)型電源模塊輸出端連接電機(jī)電抗器。
[0015]交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)柜中的各個(gè)電機(jī)模塊通過(guò)電路連接分別與模擬電機(jī)和發(fā)電機(jī)連接。
[0016]本發(fā)明具有如下有益效果:本系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單方便、成本低廉、運(yùn)行可靠、效率高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)對(duì)本發(fā)明的減速裝置與行星齒輪排、定速發(fā)電機(jī)、調(diào)速電機(jī)部分做相應(yīng)的變化，本發(fā)明的衍生的新的測(cè)試方法可以面對(duì)其他的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明的模擬全自然工況的功率分匯流風(fēng)力發(fā)電測(cè)試系統(tǒng)方案示意圖；
[0018]1-模擬電機(jī)、2_減速裝置與行星齒輪排、20-減速齒輪、21-太陽(yáng)輪、22-行星架、23-齒圈、3-定速發(fā)電機(jī)、31-定速發(fā)電機(jī)定子、32-定速電機(jī)轉(zhuǎn)子、4-調(diào)速電機(jī)、41-調(diào)速電機(jī)定子、42-調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)子、5-變頻器、6-第一軸、7-第二軸、8-第三軸、9-電網(wǎng)、10-控制系統(tǒng)、11-交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)柜；
[0019]圖2是本發(fā)明的模擬全自然工況的功率分匯流風(fēng)力發(fā)電測(cè)試系統(tǒng)工作原理圖；
[0020]圖中各部分所標(biāo)代號(hào)與圖1相同；
[0021]圖3是模擬全自然工況的功率分匯流風(fēng)力發(fā)電測(cè)試系統(tǒng)中交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)柜的構(gòu)造簡(jiǎn)圖；
[0022]其中與圖1代號(hào)相同的同圖1，18為直流電源，19為數(shù)據(jù)電纜，20為模擬電機(jī)接線，21為發(fā)電機(jī)與變頻器反饋接線，22為控制單元，23為外電源接線。
[0023]其中與圖1和圖3代號(hào)相同的同圖1或者圖3 ；12為電源電抗器，13為非調(diào)節(jié)型電源模塊，14為電機(jī)電抗器，15為直流母線，16為正弦濾波器，17為電機(jī)模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明的目的和技術(shù)方案更加直觀、明確，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]基于雙轉(zhuǎn)子電機(jī)風(fēng)力發(fā)電測(cè)試系統(tǒng)的總結(jié)構(gòu)示意圖如圖一所示，主要由模擬電機(jī)1、減速裝置與行星齒輪排2、定速發(fā)電機(jī)3、調(diào)速電機(jī)4、變頻器5、控制系統(tǒng)10和交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)柜11 ;行星齒輪排2包括齒圈23、太陽(yáng)輪21、行星架22、減速齒輪20 ;模擬電機(jī)I通過(guò)第一軸6及減速齒輪20與行星齒輪排的行星架22連接；調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)子42通過(guò)第二軸7與行星齒輪排的太陽(yáng)輪21連接，定速電機(jī)轉(zhuǎn)子32通過(guò)第三軸8與行星齒輪排的齒圈23連接；調(diào)速電機(jī)定子41內(nèi)設(shè)置三相繞組通過(guò)變頻器5與電網(wǎng)9相連；定速發(fā)電機(jī)定子31上設(shè)置三相繞組與電網(wǎng)9直接相連；變頻器5通過(guò)電路與交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)柜11連接；交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)柜11通過(guò)電路與模擬電機(jī)I連接；交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)柜11通過(guò)數(shù)據(jù)電纜與控制系統(tǒng)10連接；交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)柜11外接電網(wǎng)9。當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)控制系統(tǒng)10任意選擇一個(gè)風(fēng)力的模擬系統(tǒng)，控制系統(tǒng)10將這個(gè)系統(tǒng)中的模擬信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)電纜22傳遞到交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)柜11的控制單元22，經(jīng)控制單元22的信號(hào)處理后，模擬信號(hào)傳遞到相應(yīng)的電機(jī)模塊17以控制相應(yīng)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。在啟動(dòng)交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)柜11后，24V的直流電源18對(duì)控制單元22進(jìn)行供電，控制單元22通過(guò)對(duì)非調(diào)節(jié)型電源模塊13的接通控制，交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)柜11從電網(wǎng)9接受電能，輸入的電能經(jīng)過(guò)電源電抗器12的處理后到達(dá)非調(diào)節(jié)型電源模塊13，其中電源電抗器12起到了限制低頻電源減輕電源模塊13中半導(dǎo)體負(fù)載的作用。非調(diào)節(jié)型電源模塊13將輸入的交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓，非調(diào)節(jié)型電源模塊13的輸出的直流電流經(jīng)過(guò)電機(jī)電抗器14的處理后輸送給直流母線15。接到控