本實(shí)用新型屬于電力教學(xué)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前風(fēng)力發(fā)電的成本已接近于火力發(fā)電的成本，且對(duì)環(huán)境幾乎沒(méi)有污染，是一種清潔的綠色能源，因此風(fēng)力發(fā)電越來(lái)越受到廣泛重視。變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)最大功率追蹤，提高系統(tǒng)的效率，成為目前風(fēng)力發(fā)電的主流。雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是兩種典型的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。后者因其省去了齒輪箱，采用全功率的變換器，具有效率高、對(duì)電網(wǎng)異常的適應(yīng)力強(qiáng)等特點(diǎn)，逐漸成為研究熱點(diǎn)。

然而在實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域中，針對(duì)風(fēng)力發(fā)電的教學(xué)實(shí)訓(xùn)裝置并不多見(jiàn)，尤其是對(duì)永磁同步風(fēng)力發(fā)電的研究裝置。實(shí)際的永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大，無(wú)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(kāi)號(hào)：CN102663940A)公開(kāi)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(guò)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(lái)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(duì)風(fēng)力發(fā)電方向的針對(duì)性不強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)演示單一，無(wú)法系統(tǒng)地學(xué)習(xí)研究永磁同步風(fēng)力發(fā)電。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，針對(duì)性強(qiáng)、功能完善、演示實(shí)驗(yàn)眾多，便于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)研究。

本實(shí)用新型提供了如下的技術(shù)方案：

一種永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括相互連接的永磁發(fā)電機(jī)組、并網(wǎng)變流器和監(jiān)控上機(jī)位，所述永磁發(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)和永磁同步發(fā)電機(jī)，所述三相異步變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)和所述永磁同步發(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永磁同步發(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，所述永磁發(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永磁同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，測(cè)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(guò)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(cè)量電動(dòng)機(jī)的電壓和電流。

優(yōu)選的，所述變流器采用雙PWM變流器，所述雙PWM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)變流器連接所述永磁同步發(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PWM變流器之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)電路，所述處理器通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)電路控制驅(qū)動(dòng)所述雙PWM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PWM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(cè)量機(jī)側(cè)、網(wǎng)側(cè)變流器的溫度，方便實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變流器的溫度。

本實(shí)用新型的有益效果是：采用永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，針對(duì)永磁同步風(fēng)力發(fā)電課題實(shí)驗(yàn)研究性強(qiáng)；采用雙PWM變流器，控制靈活，既可以控制發(fā)電機(jī)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無(wú)功功率的控制；通過(guò)監(jiān)控上機(jī)位可以方便的通過(guò)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(shuō)明

附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本實(shí)用新型的實(shí)施例一起用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中：

圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主電路拓?fù)涫疽鈭D；

圖4是永磁同步發(fā)電機(jī)電壓功率曲線；

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.永磁同步發(fā)電機(jī)；4.增量式編碼器；5.聯(lián)軸器。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括相互連接的永磁發(fā)電機(jī)組、并網(wǎng)變流器和監(jiān)控上機(jī)位，通過(guò)本系統(tǒng)可在室內(nèi)環(huán)境下模擬兆瓦級(jí)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，研究永磁風(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，永磁發(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和永磁同步發(fā)電機(jī)3，三相異步變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)2和永磁同步發(fā)電機(jī)3之間設(shè)有聯(lián)軸器5，永磁發(fā)電機(jī)組還包括增量式編碼器4，增量式編碼器4連接永磁同步發(fā)電機(jī)3轉(zhuǎn)子，測(cè)量發(fā)電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速。進(jìn)一步地，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(guò)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(cè)量電動(dòng)機(jī)的電壓和電流。

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，變流器連接永磁同步發(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PWM變流器，雙PWM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)變流器連接永磁同步發(fā)電機(jī)3，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PWM變流器之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)電路，處理器通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制驅(qū)動(dòng)雙PWM變流器。傳感器包括電壓傳感器、電流傳感器和溫度傳感器，電壓傳感器、電流傳感器和溫度傳感器分別連接雙PWM變流器和處理器，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(cè)量機(jī)側(cè)、網(wǎng)側(cè)變流器的溫度，方便實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變流器的溫度。

如圖4所示，永磁同步風(fēng)力發(fā)電模擬試驗(yàn)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(guò)監(jiān)控上機(jī)位控制變頻器輸出頻率來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，模擬不同風(fēng)速來(lái)驅(qū)動(dòng)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)3,使永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)3模擬工作在不同風(fēng)速工況下。整個(gè)系統(tǒng)諧波很少，既可以實(shí)現(xiàn)定子電流的正弦化(減小了發(fā)電機(jī)的功率波動(dòng)， 并且也只有這樣才能夠應(yīng)用發(fā)電機(jī)定子電流來(lái)分析發(fā)電機(jī)故障)也可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)電流的正弦化。

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