專利名稱：一種風力特性的仿真控制裝置及其仿真控制裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種仿真控制裝置及其仿真控制方法，尤其是涉及ー種風カ特性的仿真控制裝置及 其仿真控制裝方法。
背景技術(shù)：
風能是目前發(fā)展最快、最具競爭力的新能源之一。近年來，風カ發(fā)電技術(shù)的各個方面都得到了迅速的發(fā)展，各種新型的風カ發(fā)電機、功率變流器、最大功率跟蹤算法、先進的控制理論與技術(shù)等都得到了廣泛的應用。大多數(shù)科研単位的實驗室都不具備風場環(huán)境，也沒有風カ機設備，這對一些新理論和新技術(shù)的驗證帶來困難。為了加強風カ發(fā)電技術(shù)的研發(fā)能力，一種能在實驗室模擬風場和風力機特性的技術(shù)就應運而生，它可大大筒化風カ發(fā)電系統(tǒng)研究的實驗過程，縮短風力發(fā)電新方法、新技術(shù)的研究周期。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題；提供了一種大大簡化風力發(fā)電系統(tǒng)研究的實驗過程，縮短風力發(fā)電新方法、新技術(shù)的研究周期的一種風カ特性的仿真控制裝置及其仿真控制裝方法。本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的一種風カ特性的仿真控制裝置，其特征在干，包括風カ機特性仿真控制器，分別與所述風カ機特性仿真控制器相連的風カ驅(qū)動裝置、可控整流裝置以及不可控整流裝置。風カ特性的仿真控制裝置是ー種可以在不依賴于風場環(huán)境和風カ機設備的情況下模擬風力機特性的設備，它既可以模擬不同特性的風カ機，也可以任意設定風速的變化曲線，方便了實驗室對風カ發(fā)電系統(tǒng)的研究。風カ機特性模擬裝置可以用于風カ發(fā)電系統(tǒng)及其部件的研制和測試，也可以用于風カ發(fā)電規(guī)律的探索和研究。風カ特性的仿真控制裝置可以簡述為首先根據(jù)當前的風速和風カ機的轉(zhuǎn)速計算當前風カ機的轉(zhuǎn)矩，然后根據(jù)此轉(zhuǎn)矩指令來控制執(zhí)行電機的實際輸出轉(zhuǎn)矩來模擬風カ機特性。執(zhí)行電機通常采用感應電動機或直流電動機。直流電動機具有易于控制且控制性能好的特點，本裝置采用直流電動機作為風カ機特性模擬系統(tǒng)的執(zhí)行電機。在上述的一種風カ特性的仿真控制裝置，所述的風カ驅(qū)動裝置包括ー個直流電動機以及與直流電動機相連的并與所述直流電動機同軸的風カ發(fā)電機，所述直流電動機還與上述風カ機特性仿真控制器相連。在上述的一種風カ特性的仿真控制裝置，所述可控整流裝置包括ー個三相可控整流橋VC2以及與三相可控整流橋VC2相連的整流變壓器TM1，所述整流變壓器TM1通過ー個兩路高壓斷路器KM1后分別接風力機特性仿真控制器和交流電。在上述的一種風カ特性的仿真控制裝置，所述不可控整流裝置包括ー個三相不可控整流橋VC1以及與三相不可控整流橋VC1相連的勵磁整流變壓器TM2，所述勵磁整流變壓器TM2通過ー個高壓斷路器KM2后分別接高壓斷路器KM1和交流電。在上述的一種風カ特性的仿真控制裝置，所述直流電動機包括勵磁繞組和電樞繞組，所述勵磁繞組兩端分別與上述三相不可控整流橋VC1兩端連接，所述電樞繞組分別與三相可控整流橋VC2兩端連接。
在上述的一種風カ特性的仿真控制裝置，該風カ特性的仿真控制裝置還包括ー個電流分流器FL1和電流分流器FL2,所述電流分流器FL1設置在勵磁繞組和三相不可控整流橋VC1之間；所述電流分流器FL2設置在電樞繞組和三相可控整流橋VC2之間。在上述的一種風カ特性的仿真控制裝置，所述的電流分流器FL1和電流分流器FL2均與上述風カ機特性仿真控制器相連。在上述的一種風カ特性的仿真控制裝置，所述風カ機特性仿真控制器包括依次相連的微機主板、功率放大板、控制電源板、顯示板以及總線底板。ー種采用風カ特性的仿真控制裝置的仿真控制方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1，操作者設置風速模型及參數(shù)，風カ機仿真裝置共有四種風速模型，每種都有相應的數(shù)學模型及算法；步驟2，操作者發(fā)出開機指令，風カ機仿真裝置調(diào)整采用移相控制原理改變直流電動機的電樞電壓從而改變轉(zhuǎn)速；待達到切入風速，操作者可進ー步增速，直至操作者需要的初始風速風カ機仿真裝置將自動根據(jù)參數(shù)設定及風速模型算法通過調(diào)整轉(zhuǎn)速模擬風カ機特性；步驟3，若操作者改變風速模型，風カ機仿真裝置會自動按照相應風速數(shù)學模型和預設參數(shù)調(diào)整轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩。在上述的風カ特性的仿真控制裝置的仿真控制方法，其特征在于，所述的步驟I中，風カ機仿真裝置共有四種風速模型，每種的相應的數(shù)學模型及算法表述如下風速模型ー為基本風，基于以下公式Vwb=AV(]+^)式中Vwb為基本風速，單位m/s，A為韋布爾分布尺度參數(shù)，k為韋布爾分布形狀參數(shù)，Γ為伽馬參數(shù)；風速模型ニ為陣風，基于以下公式
OT <TSGVwgI-COS 2^ —> Tsg <T<Teg
L I L Vg G ノ I Oτ > Teg式中Vwe為陣風風速，単位m/s，GMax為陣風最大值，Tsg為陣風起始時間，Tk為陣風停止時間，Te為陣風周期；風速模型三為漸變風，基于以下公式
權(quán)利要求
1.一種風カ特性的仿真控制裝置，其特征在于，包括風カ機特性仿真控制器，分別與所述風カ機特性仿真控制器相連的風カ驅(qū)動裝置、可控整流裝置以及不可控整流裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種風カ特性的仿真控制裝置，其特征在于，所述的風カ驅(qū)動裝置包括ー個直流電動機以及與直流電動機相連的并與所述直流電動機同軸的風カ發(fā)電機，所述直流電動機還與上述風カ機特性仿真控制器相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種風カ特性的仿真控制裝置，其特征在于，所述可控整流裝置包括ー個三相可控整流橋VC2以及與三相可控整流橋VC2相連的整流變壓器TM1，所述整流變壓器TM1與風カ機特性仿真控制器及整流變壓器TM2并聯(lián)再通過ー個三路高壓斷路器KM1接交流電后分別。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種風カ特性的仿真控制裝置，其特征在于，所述不可控整流裝置包括ー個三相不可控整流橋VC1以及與三相不可控整流橋VC1相連的勵磁整流變壓器TM2，所述勵磁整流變壓器TM2與風カ機特性仿真控制器及整流變壓器TM1過并聯(lián)再ー個高壓斷路器KM1后接交流電。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種風カ特性的仿真控制裝置，其特征在于，所述直流電動機包括勵磁繞組和電樞繞組，所述勵磁繞組兩端分別與上述三相不可控整流橋VC1兩端連接，所述電樞繞組分別與三相可控整流橋VC2兩端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種風カ特性的仿真控制裝置，其特征在于，該風力特性的仿真控制裝置還包括一個電流分流器FL1和電流分流器FL2，所述電流分流器FL1設置在勵磁繞組和三相不可控整流橋VC1之間；所述電流分流器FL2設置在電樞繞組和三相可控整流橋VC2之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的ー種風カ特性的仿真控制裝置，其特征在于，所述的電流分流器FL1和電流分流器FL2均與上述風カ機特性仿真控制器相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種風カ特性的仿真控制裝置，其特征在于，所述風カ機特性仿真控制器包括依次相連的微機主板、功率放大板、控制電源板、顯示板以及總線底板。
9.ー種采用權(quán)利要求I所述的風力特性的仿真控制裝置的仿真控制方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟1，操作者設置風速模型及參數(shù)，風カ機仿真裝置共有四種風速模型，每種都有相應的數(shù)學模型及算法； 步驟2，操作者發(fā)出開機指令，風カ機仿真裝置調(diào)整采用移相控制原理改變直流電動機的電樞電壓從而改變轉(zhuǎn)速；待達到切入風速，操作者可進ー步增速，直至操作者需要的初始風速風カ機仿真裝置將自動根據(jù)參數(shù)設定及風速模型算法通過調(diào)整轉(zhuǎn)速模擬風カ機特性； 步驟3，若操作者改變風速模型，風カ機仿真裝置會自動按照相應風速數(shù)學模型和預設參數(shù)調(diào)整轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的風力特性的仿真控制裝置的仿真控制方法，其特征在于，所述的步驟I中，風カ機仿真裝置共有四種風速模型，每種的相應的數(shù)學模型及算法表述如下風速模型ー為基本風，基于以下公式
全文摘要
本發(fā)明涉及一種仿真控制裝置及其仿真控制方法，尤其是涉及一種風力特性的仿真控制裝置及其仿真控制裝方法。一種風力特性的仿真控制裝置，其特征在于，包括風力機特性仿真控制器，分別與所述風力機特性仿真控制器相連的風力驅(qū)動裝置、可控整流裝置以及不可控整流裝置。因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.設計合理，結(jié)構(gòu)簡單且完全實用；2.大大簡化風力發(fā)電系統(tǒng)研究的實驗過程，縮短風力發(fā)電新方法、新技術(shù)的研究周期。
文檔編號G05B23/02GK102841545SQ201210365199
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者陸繼明 申請人:武漢華大電力自動技術(shù)有限責任公司