一種風力和柴油互補式發(fā)電模擬裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種風力和柴油互補式發(fā)電模擬裝置，包括風力發(fā)電系統(tǒng)，柴油發(fā)電機系統(tǒng)，DC/AC逆變系統(tǒng)，風力和柴油互補控制系統(tǒng)，潮流雙向控制監(jiān)測模塊，母線及負載；所述風力發(fā)電系統(tǒng)包括風力發(fā)電模擬系統(tǒng)，AC/DC轉換器，蓄電池組以及備用蓄電池組；所述柴油發(fā)電機系統(tǒng)包括柴油發(fā)電機，AC/DC轉換器，蓄電池組；所述風力和柴油互補控制系統(tǒng)包括蓄電池組檢測模塊，柴油發(fā)電機控制器，并網/孤島檢測模塊。本實用新型結構簡單，能快速有效地選擇模擬設備進行搭建；能夠模擬風力發(fā)電以及對風力發(fā)電、風力和柴油發(fā)電系統(tǒng)并網和孤島中的控制進行研究，為風力和柴油發(fā)電系統(tǒng)的利用和研究提供參考。
【專利說明】—種風力和柴油互補式發(fā)電模擬裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及風力發(fā)電【技術領域】，具體而言，涉及一種風力和柴油互補式發(fā)電模擬裝置。
【背景技術】
[0002]隨著常規(guī)化石能源的枯竭和環(huán)境污染的日益嚴重，可持續(xù)發(fā)展成為能源發(fā)展的方向，風能作為一種清潔可再生能源，安全可靠，且取之不盡用之不竭，具有極大的社會經濟性。目前，風力發(fā)電在各國的裝機比重逐漸上升，發(fā)展迅猛，并逐漸成為了新能源中的重要部分，因此，對于風力發(fā)電的研究也日趨重要。
[0003]在風力發(fā)電的過程中，如何對風機進行控制，有效地利用風能，仍需要進行大量的研究，在實際的風力場進行研究，雖然試驗結果真實，但是隨機和波動性過大，各種條件難以控制且成本很高。因此，通過對風速進行模擬，建立模擬的風電發(fā)電系統(tǒng)，不僅可以方便、有效、經濟地得出風電發(fā)電系統(tǒng)的實驗輸出數據，還可以顯示風機在不同狀態(tài)下的運行狀態(tài)。
[0004]風能作為可持續(xù)新能源，具有間歇性、不穩(wěn)定性，在沒有其他措施進行配合下，單獨利用風能發(fā)電難免不會對電網和用戶產生較大影響，柴油發(fā)電機功率大，經濟性能好，利用可控制出力的柴油發(fā)電機可以很好地補充風力的不足。因此，對于風-柴互補系統(tǒng)運行控制的研究是很重要的，具體表現(xiàn)在如何根據風力發(fā)電，對柴油機發(fā)電以及蓄電池組進行控制。
[0005]目前關于風力發(fā)電的模擬研究主要包括對于風力的模擬研究，風力機的模擬研究，風力發(fā)電機組模擬試驗平臺的研究或者風力發(fā)電并網模擬研究等，其中，有的只是在計算機平臺進行模擬研究，有的則是用實物例如異步電機或者同步電機等進行模擬研究，有的則是將二者結合起來。關于風力發(fā)電的模擬以及和其他電源進行結合后互補發(fā)電的模擬仍然不多。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，在以往的研究基礎上，在風力模擬系統(tǒng)中與大部分實際風力發(fā)電場一樣采用雙饋異步發(fā)電機，并加入柴油發(fā)電機，蓄電池進行模擬，建立起一種風力和柴油互補式發(fā)電模擬裝置。
[0007]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是，一種風力和柴油互補式發(fā)電模擬裝置，包括風力發(fā)電系統(tǒng)，柴油發(fā)電機系統(tǒng)，DC/AC逆變系統(tǒng)，風力和柴油互補控制系統(tǒng)，潮流雙向控制監(jiān)測模塊，母線及負載；
[0008]所述風力發(fā)電系統(tǒng)包括風力發(fā)電模擬系統(tǒng)，AC/DC轉換器，蓄電池組以及備用蓄電池組；
[0009]所述風力發(fā)電模擬系統(tǒng)，包括:電腦控制系統(tǒng)，自回歸滑動平均風速建模，輸出轉矩控制系統(tǒng)，異步電機，風扇葉片，齒輪箱系統(tǒng)，雙饋異步發(fā)電機；
[0010]所述電腦控制系統(tǒng)與自回歸滑動平均風速建模及輸出轉矩控制系統(tǒng)相連接，異步電機與風扇葉片及齒輪箱系統(tǒng)相連接，齒輪箱系統(tǒng)與雙饋異步發(fā)電機相連接，輸出轉矩控制系統(tǒng)與自回歸滑動平均風速建模及異步電機相連接；
[0011]所述柴油發(fā)電機系統(tǒng)包括柴油發(fā)電機，AC/DC轉換器，蓄電池組；
[0012]所述風力和柴油互補控制系統(tǒng)包括蓄電池組檢測模塊，柴油發(fā)電機控制器，并網/孤島檢測模塊；
[0013]所述蓄電池組檢測模塊與備用蓄電池組相連接，柴油發(fā)電機控制器與柴油發(fā)電機相連接，并網/孤島檢測模塊與母線相連接，風電接入電網后控制模塊與潮流雙向控制監(jiān)測模塊相連接。
[0014]本實用新型采用上述技術方案的有益效果是:與現(xiàn)有技術相比，本實用新型在風電發(fā)電系統(tǒng)中加入了柴油發(fā)電系統(tǒng)進行風力和柴油互補發(fā)電的模擬，結構簡單，能快速有效地選擇模擬設備進行搭建；能夠模擬風力發(fā)電以及對風力發(fā)電、風力和柴油發(fā)電系統(tǒng)并網和孤島中的控制進行研究，為風力和柴油發(fā)電系統(tǒng)的利用和研究提供參考，豐富了解決風力發(fā)電輸出不平穩(wěn)的方案，并且對風力發(fā)電在邊遠地區(qū)的應用推廣提供了示范。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0016]圖2為本實用新型的風力發(fā)電模擬系統(tǒng)；
[0017]圖3為本實用新型的控制流程圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明，但不構成對本實用新型的任何限制。
[0019]如圖1所示，一種風力和柴油互補式發(fā)電模擬裝置，包括風力發(fā)電系統(tǒng)，柴油發(fā)電機系統(tǒng)，DC/AC逆變系統(tǒng)，風力和柴油互補控制系統(tǒng)(簡稱:風-柴互補控制系統(tǒng))，潮流雙向控制監(jiān)測模塊，母線及負載；
[0020]風力發(fā)電系統(tǒng)包括風力發(fā)電模擬系統(tǒng)，AC/DC轉換器，蓄電池組以及備用蓄電池組；
[0021]柴油發(fā)電機系統(tǒng)包括柴油發(fā)電機，AC/DC轉換器，蓄電池組；
[0022]風力和柴油互補控制系統(tǒng)包括蓄電池組檢測模塊，柴油發(fā)電機控制器，并網/孤島檢測模塊；
[0023]蓄電池組檢測模塊與備用蓄電池組相連接，柴油發(fā)電機控制器與柴油發(fā)電機相連接，并網/孤島檢測模塊與母線相連接，風電接入電網后控制模塊與潮流雙向控制監(jiān)測模塊相連接。
[0024]如圖2所示，本實用新型的風力發(fā)電模擬系統(tǒng)，包括:電腦控制系統(tǒng)，自回歸滑動平均風速建模，輸出轉矩控制系統(tǒng)，異步電機，風扇葉片，齒輪箱系統(tǒng)，雙饋異步發(fā)電機；電腦控制系統(tǒng)與自回歸滑動平均風速建模及輸出轉矩控制系統(tǒng)相連接，異步電機與風扇葉片及齒輪箱系統(tǒng)相連接，齒輪箱系統(tǒng)與雙饋異步發(fā)電機相連接，輸出轉矩控制系統(tǒng)與自回歸滑動平均風速建模及異步電機相連接。
[0025]風力發(fā)電模擬系統(tǒng)的工作原理如下:首先，由電腦控制系統(tǒng)通過自回歸滑動平均風速模型對風速建模后，計算出風力機的轉矩，將其傳給輸出轉矩控制系統(tǒng)并通過采用矢量控制方式的變頻器控制異步電機的轉矩輸出。異步電動機帶動風扇葉片轉動，可以從風扇葉片的轉動快慢直觀地判斷風力的大小，同時，異步電動機通過齒輪箱系統(tǒng)帶動雙饋異步電機發(fā)電來模擬風力發(fā)電。
[0026]如圖3所示，本實用新型的控制步驟如下:
[0027]風力發(fā)電系統(tǒng)投入運行后，由并網/孤島檢測模塊檢測母線是否與電網相連，若檢測為并網狀態(tài)，則柴油發(fā)電系統(tǒng)不工作，只有風力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電，其中的蓄電池組及備用蓄電池組均儲存風力產生的電能并通過DC/AC逆變系統(tǒng)將其逆變至母線。當風力發(fā)電系統(tǒng)產生的電能大于負載所需時，將電能輸送至電網并監(jiān)測輸送電量；當風力發(fā)電系統(tǒng)產生的電能小于負載所需時，電網將電能輸送至系統(tǒng)母線，并監(jiān)測輸送電量。
[0028]若檢測為孤島狀態(tài)，當風力發(fā)電充足且備用蓄電池組容量未超過其最高充電容量時，風力發(fā)電的多余功率對備用蓄電池組進行充電；當風力發(fā)電不足以滿足負載時，則對備用蓄電池進行放電并啟動柴油發(fā)電機系統(tǒng)，當柴油發(fā)電機平穩(wěn)運行后，將其投入風力和柴油互補系統(tǒng)中并停止備用蓄電池組的放電。此后，若風力發(fā)電充足且備用蓄電池組容量未超過其最高充電容量時，則風力發(fā)電的多余功率對備用蓄電池組進行充電；當風力不足或者備用蓄電池組的容量超過其最高充電容量時，將停止對備用蓄電池組的充電。當風力發(fā)電功率與柴油發(fā)電機不足以滿足負荷時且蓄電池組的容量不低于其最低放電容量時，則蓄電池組放電對負載進行供電補充。
[0029]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征。本行業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種風力和柴油互補式發(fā)電模擬裝置，其特征在于:包括風力發(fā)電系統(tǒng)，柴油發(fā)電機系統(tǒng)，DC/AC逆變系統(tǒng)，風力和柴油互補控制系統(tǒng)，潮流雙向控制監(jiān)測模塊，母線及負載；所述風力發(fā)電系統(tǒng)包括風力發(fā)電模擬系統(tǒng)，AC/DC轉換器，蓄電池組以及備用蓄電池組； 所述風力發(fā)電模擬系統(tǒng)，包括:電腦控制系統(tǒng)，自回歸滑動平均風速建模，輸出轉矩控制系統(tǒng)，異步電機，風扇葉片，齒輪箱系統(tǒng)，雙饋異步發(fā)電機； 所述電腦控制系統(tǒng)與自回歸滑動平均風速建模及輸出轉矩控制系統(tǒng)相連接，異步電機與風扇葉片及齒輪箱系統(tǒng)相連接，齒輪箱系統(tǒng)與雙饋異步發(fā)電機相連接，輸出轉矩控制系統(tǒng)與自回歸滑動平均風速建模及異步電機相連接； 所述柴油發(fā)電機系統(tǒng)包括柴油發(fā)電機，AC/DC轉換器，蓄電池組； 所述風力和柴油互補控制系統(tǒng)包括蓄電池組檢測模塊，柴油發(fā)電機控制器，并網/孤島檢測模塊； 所述蓄電池組檢測模塊與備用蓄電池組相連接，柴油發(fā)電機控制器與柴油發(fā)電機相連接，并網/孤島檢測模塊與母線相連接，風電接入電網后控制模塊與潮流雙向控制監(jiān)測模塊相連接。
【文檔編號】H02J7/00GK204156539SQ201420674099
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年11月12日 優(yōu)先權日:2014年11月12日
【發(fā)明者】吳蘭, 曾龍, 黎燦兵, 曠永紅, 曹一家, 霍衛(wèi)衛(wèi) 申請人:湖南大學