專利名稱：一種風(fēng)電實驗室模擬控制方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)電實驗室模擬控制方法及其裝置，屬于風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，由于資金、場地等條件的限制以及自然風(fēng)具有隨機性和爆發(fā)性，直接在風(fēng)力機上實驗不方便進(jìn)行實驗教學(xué)、科研，也不能方便借助此真實風(fēng)力發(fā)電平臺對相關(guān)控制算法進(jìn)行有效驗證，因此目前在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的研究中采用風(fēng)機模擬技術(shù)以獲得脫離自然風(fēng)環(huán)境的可控實驗平臺成為研究熱點。另外，如何進(jìn)一步在此風(fēng)電模擬平臺上同時實現(xiàn)直驅(qū)和雙饋兩種典型風(fēng)力發(fā)電，并實現(xiàn)遠(yuǎn)程多機監(jiān)控，給高校的實驗教學(xué)及企業(yè)的科研人員提供綜合性、高水平的風(fēng)電研究型平臺成為此領(lǐng)域的一個新興發(fā)展方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種風(fēng)電實驗室模擬控制方法及其裝置，具有兼容直驅(qū)和雙饋兩種風(fēng)力發(fā)電方式，且便于遠(yuǎn)程多機監(jiān)控的優(yōu)點。本發(fā)明的一種風(fēng)電實驗室模擬控制方法，其特征在于步驟I由PLC控制器2初始化第一接觸器32的控制指令SI = 0，第二接觸器33的控制指令S2 = 0，第一斷路器44的控制指令S3 = 0，第二斷路器45的控制指令S4 = 0，即初始化第一接觸器32、第二接觸器33、第一斷路器44和第二斷路器45均為斷開狀態(tài)；步驟2若上位機監(jiān)控系統(tǒng)I向PLC控制器2下發(fā)啟動直驅(qū)風(fēng)電機組指令，則設(shè)置第一接觸器32的控制指令SI = 1，即閉合第一接觸器32，且由PLC控制器2控制變頻器31的頻率f從OHz開始逐漸增頻，O ^ f ^ 50，進(jìn)入步驟4 ；步驟3若上位機監(jiān)控系統(tǒng)I向PLC控制器2下發(fā)啟動雙饋風(fēng)電機組指令，則設(shè)置第二接觸器33的控制指令S2 = 1，即閉合第二接觸器33，且由PLC控制器2控制變頻器31的頻率f從OHz開始逐漸增頻，O ^ f ^ 50，進(jìn)入步驟6 ；步驟4當(dāng)PLC控制器2檢測到第一轉(zhuǎn)速傳感器36的轉(zhuǎn)速Ii1大于或等于直驅(qū)風(fēng)電機組的啟動轉(zhuǎn)速，如直驅(qū)風(fēng)電機組額定轉(zhuǎn)速的30%時，則由PLC控制器2向直驅(qū)驅(qū)動電路41發(fā)送直驅(qū)驅(qū)動信號，再由直驅(qū)驅(qū)動電路41向直驅(qū)風(fēng)電變流器42發(fā)送直驅(qū)驅(qū)動脈沖，啟動直驅(qū)風(fēng)電變流器42 ;反之，當(dāng)PLC控制器2檢測到第一轉(zhuǎn)速傳感器36的轉(zhuǎn)速Ii1小于直驅(qū)風(fēng)電機組的啟動轉(zhuǎn)速，如直驅(qū)風(fēng)電機組額定轉(zhuǎn)速的30 %時，則由PLC控制器2向直驅(qū)驅(qū)動電路41封鎖直驅(qū)驅(qū)動信號，使直驅(qū)風(fēng)電變流器42停止運行；步驟5當(dāng)PLC控制器2檢測到第一轉(zhuǎn)速傳感器36的轉(zhuǎn)速Ii1大于或等于直驅(qū)風(fēng)電機組的同期轉(zhuǎn)速，如直驅(qū)風(fēng)電機組額定轉(zhuǎn)速的97%時，則設(shè)置第一斷路器44的控制指令S3=1，即閉合第一斷路器44，使直驅(qū)風(fēng)電變流器42并網(wǎng)運行；反之，當(dāng)PLC控制器2檢測到第一轉(zhuǎn)速傳感器36的轉(zhuǎn)速Ii1小于直驅(qū)風(fēng)電機組的同期轉(zhuǎn)速，如直驅(qū)風(fēng)電機組額定轉(zhuǎn)速的97%時，則設(shè)置第一斷路器44的控制指令S3 = O,即斷開第一斷路器44，使直驅(qū)風(fēng)電變流器42與實驗室電網(wǎng)47解列，進(jìn)入步驟2 ；步驟6當(dāng)PLC控制器2檢測到第二轉(zhuǎn)速傳感器37的轉(zhuǎn)速n2大于或等于雙饋風(fēng)電機組的啟動轉(zhuǎn)速，如雙饋風(fēng)電機組額定轉(zhuǎn)速的30%時，則由PLC控制器2向雙饋驅(qū)動電路40發(fā)送雙饋驅(qū)動信號，再由雙饋驅(qū)動電路40向雙饋風(fēng)電變流器43發(fā)送雙饋驅(qū)動脈沖，啟動雙饋風(fēng)電變流器43 ;反之，當(dāng)PLC控制器2檢測到第二轉(zhuǎn)速傳感器37的轉(zhuǎn)速n2小于雙饋風(fēng)電機組的啟動轉(zhuǎn)速，如雙饋風(fēng)電機組額定轉(zhuǎn)速的30 %時，則由PLC控制器2向雙饋驅(qū)動電路40封鎖雙饋驅(qū)動信號，使雙饋風(fēng)電變流器43停止運行；步驟7當(dāng)PLC控制器2檢測到第二轉(zhuǎn)速傳感器37的轉(zhuǎn)速n2大于或等于雙饋風(fēng)電機組的同期轉(zhuǎn)速，如雙饋風(fēng)電機組額定轉(zhuǎn)速的97%時，則設(shè)置第二斷路器45的控制指令S4=1，即閉合第二斷路器45，使雙饋風(fēng)電機組39并網(wǎng)運行；反之，當(dāng)PLC控制器2檢測到第二轉(zhuǎn)速傳感器37的轉(zhuǎn)速n2小于雙饋風(fēng)電機組的同期轉(zhuǎn)速，如雙饋風(fēng)電機組額定轉(zhuǎn)速的97%時，則設(shè)置第二斷路器45的控制指令S4 = 0，即斷開第二斷路器45，使雙饋風(fēng)電機組39與實驗室電網(wǎng)47解列，進(jìn)入步驟2 ；2、本發(fā)明的實現(xiàn)上述風(fēng)電實驗室模擬控制方法的裝置，其特征在于，包含上位機監(jiān)控系統(tǒng)I、PLC控制器2和風(fēng)電模擬系統(tǒng)3，上位機監(jiān)控系統(tǒng)I與PLC控制器2之間通過現(xiàn)場總線進(jìn)行通訊；所述上位機監(jiān)控系統(tǒng)I用于遠(yuǎn)程監(jiān)控風(fēng)電模擬系統(tǒng)3的運行狀態(tài)，其包括上位機
11、上位機12、上位機13......上位機η, η為自然數(shù),且n ^ 12,所述上位機11作為上位
機監(jiān)控系統(tǒng)I的主機與PLC控制器2通過現(xiàn)場總線進(jìn)行通信，并且通過網(wǎng)絡(luò)分別與上位機
監(jiān)控系統(tǒng)I中的上位機12和上位機η相連，所述上位機12、上位機13......上位機η均作
為上位機監(jiān)控系統(tǒng)I的從機，兩兩之間依次通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。所述PLC控制器2用于現(xiàn)場監(jiān)控風(fēng)電模擬系統(tǒng)3的運行狀態(tài)，包括控制風(fēng)電模擬系統(tǒng)3中的變頻器31的頻率f從OHz開始向50Hz逐漸增頻，O < f ( 50，給風(fēng)電模擬系統(tǒng)3中的第一接觸器32發(fā)送控制指令SI，給風(fēng)電模擬系統(tǒng)3中的第二接觸器33發(fā)送控制指令S2，給風(fēng)電模擬系統(tǒng)3中的第一斷路器44發(fā)送控制指令S3，給風(fēng)電模擬系統(tǒng)3中的第二斷路器45發(fā)送控制指令S4，給風(fēng)電模擬系統(tǒng)3中的直驅(qū)驅(qū)動電路41發(fā)送直驅(qū)驅(qū)動信號，給風(fēng)電模擬系統(tǒng)3中的雙饋驅(qū)動電路40發(fā)送雙饋驅(qū)動信號，接收風(fēng)電模擬系統(tǒng)3中的第一轉(zhuǎn)速傳感器36的轉(zhuǎn)速Ill信號，接收風(fēng)電模擬系統(tǒng)3中的第二轉(zhuǎn)速傳感器37的轉(zhuǎn)速n2信號；所述風(fēng)電模擬系統(tǒng)3包括變頻器31、第一接觸器32、第二接觸器33、第一三相異步電動機34、第二三相異步電動機35、第一轉(zhuǎn)速傳感器36、第二轉(zhuǎn)速傳感器37、直驅(qū)風(fēng)電機組38、雙饋風(fēng)電機組39、雙饋驅(qū)動電路40、直驅(qū)驅(qū)動電路41、直驅(qū)風(fēng)電變流器42、雙饋風(fēng)電變流器43、第一斷路器44、第二斷路器45、隔離變壓器46和實驗室電網(wǎng)47，所述變頻器31用于接收PLC控制器2的頻率f信號，其三相輸出端不僅與第一接觸器32的三相輸入端連接，而且與第二接觸器33的三相輸入端連接；所述第一接觸器32通過接收PLC控制器2的控制指令SI實現(xiàn)自身的閉合或關(guān)斷，其三相輸入端與變頻器31的三相輸出端連接，其三相輸出端與第一三相異步電動機34的三相輸入端連接；所述第一三相異步電動機34與第一轉(zhuǎn)速傳感器36及直驅(qū)風(fēng)電機組38依次同軸 連接，且第一三相異步電動機34的三相輸入端與第一接觸器32的三相輸出端連接；
所述第一轉(zhuǎn)速傳感器36用于向PLC控制器2發(fā)送轉(zhuǎn)速Ii1信號，其與第一三相異步電動機34和直驅(qū)風(fēng)電機組38同軸連接，且第一轉(zhuǎn)速傳感器36位于第一三相異步電動機
34和直驅(qū)風(fēng)電機組38的中間； 所述直驅(qū)風(fēng)電變流器42通過接收直驅(qū)驅(qū)動電路41的直驅(qū)驅(qū)動脈沖來實現(xiàn)變流運行，其三相輸入端與直驅(qū)風(fēng)電機組38的三相輸出端連接，其三相輸出端與第一斷路器44的三相輸入端連接；所述直驅(qū)驅(qū)動電路41用于將接收到的PLC控制器2的直驅(qū)驅(qū)動信號轉(zhuǎn)化為直驅(qū)驅(qū)動脈沖驅(qū)動直驅(qū)風(fēng)電變流器42變流運行；所述第一斷路器44通過接收PLC控制器2的控制指令S3實現(xiàn)自身的閉合或關(guān)斷，其三相輸入端與直驅(qū)風(fēng)電變流器42的三相輸出端連接，其三相輸出 端與隔離變壓器46的繞組I連接；所述第二接觸器33通過接收PLC控制器2的控制指令S2實現(xiàn)自身的閉合或關(guān)斷，其三相輸入端與變頻器31的三相輸出端連接，其三相輸出端與第二三相異步電動機35的三相輸入端連接；所述第二三相異步電動機35與第二轉(zhuǎn)速傳感器37及雙饋風(fēng)電機組39依次同軸連接，且第二三相異步電動機35的三相輸入端與第二接觸器33的三相輸出端連接；所述第二轉(zhuǎn)速傳感器37用于向PLC控制器2發(fā)送轉(zhuǎn)速n2信號，其與第二三相異步電動機35和雙饋風(fēng)電機組39同軸連接，且第二轉(zhuǎn)速傳感器37位于第二三相異步電動機35和雙饋風(fēng)電機組39的中間；所述雙饋風(fēng)電機組39與第二轉(zhuǎn)速傳感器37及第二三相異步電動機35依次連接，其定子側(cè)三相端口不僅與第二斷路器45的三相輸入端連接，而且與雙饋風(fēng)電變流器43的三相輸出端連接，其轉(zhuǎn)子側(cè)三相端口與雙饋風(fēng)電變流器43的三相輸入端連接；所述雙饋風(fēng)電變流器43通過接收雙饋驅(qū)動電路40的雙饋驅(qū)動脈沖來實現(xiàn)變流運行，其三相輸入端與雙饋風(fēng)電機組39的轉(zhuǎn)子側(cè)三相端口連接，其三相輸出端與第二斷路器45的三相輸入端連接；所述雙饋驅(qū)動電路40用于將接收到的PLC控制器2的雙饋驅(qū)動信號轉(zhuǎn)化為雙饋驅(qū)動脈沖驅(qū)動雙饋風(fēng)電變流器43變流運行；所述第二斷路器45通過接收PLC控制器2的控制指令S4實現(xiàn)自身的閉合或關(guān)斷，其三相輸入端不僅與雙饋風(fēng)電變流器43的三相輸出端連接，而且與雙饋風(fēng)電機組39的定子側(cè)三相端口連接，其三相輸出端與隔離變壓器46的繞組2連接；所述隔離變壓器46包括繞組I、繞組2和繞組3三個部分，用于將實驗室電網(wǎng)47、直驅(qū)風(fēng)電變流器42和雙饋風(fēng)電變流器43兩兩隔離，其中繞組I與第一斷路器44的三相輸出端連接，繞組2與第二斷路器45的三相輸出端連接，繞組3與實驗室電網(wǎng)47連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的風(fēng)電實驗室模擬控制方法及其裝置具有兼容直驅(qū)和雙饋兩種風(fēng)力發(fā)電方式，且便于遠(yuǎn)程多機監(jiān)控的有益效果，具體如下I)兼容直驅(qū)和雙饋兩種風(fēng)力發(fā)電方式。由于“若上位機監(jiān)控系統(tǒng)I向PLC控制器2下發(fā)啟動雙饋風(fēng)電機組指令，則設(shè)置第二接觸器33的控制指令S2 = 1，即閉合第二接觸器33，且由PLC控制器2控制變頻器31的頻率f從OHz開始逐漸增頻，O ^ f ^ 50”以及“若上位機監(jiān)控系統(tǒng)I向PLC控制器2下發(fā)啟動雙饋風(fēng)電機組指令，則設(shè)置第二接觸器33的控制指令S2 = 1，即閉合第二接觸器33，且由PLC控制器2控制變頻器31的頻率f從OHz開始逐漸增頻，O ^ 50”且“隔離變壓器46包括繞組I、繞組2和繞組3三個部分，用于將實驗室電網(wǎng)47、直驅(qū)風(fēng)電變流器42和雙饋風(fēng)電變流器43兩兩隔離，其中繞組I與第一斷路器44的三相輸出端連接，繞組2與第二斷路器45的三相輸出端連接，繞組3與實驗室電網(wǎng)47連接”，因此此風(fēng)電實驗室模擬控制方法及其裝置可以通過變頻器和異步電機所構(gòu)成的原動機系統(tǒng)模擬出實際風(fēng)機的特性曲線，并拖動直驅(qū)風(fēng)電機組或雙饋風(fēng)電機組并網(wǎng)發(fā)電，即兼容直驅(qū)和雙饋兩種風(fēng)力發(fā)電方式；2)便于遠(yuǎn)程多機監(jiān)控。由于“上位機監(jiān)控系統(tǒng)I用于遠(yuǎn)程監(jiān)控風(fēng)電模擬系統(tǒng)3的
運行狀態(tài)，其包括上位機11、上位機12、上位機13......上位機η,η為自然數(shù),且n ^ 12,
所述上位機11作為上位機監(jiān)控系統(tǒng)I的主機與PLC控制器2通過現(xiàn)場總線進(jìn)行通信，并且通過網(wǎng)絡(luò)分別與上位機監(jiān)控系統(tǒng)I中的上位機12和上位機η相連，所述上位機12、上位機
13......上位機η均作為上位機監(jiān)控系統(tǒng)I的從機，兩兩之間依次通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)”，因此此
風(fēng)電實驗室模擬裝置便于遠(yuǎn)程多機監(jiān)控。


圖I為本發(fā)明風(fēng)電實驗室模擬控制方法及其裝置框圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但下述實施例不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。該實施例的內(nèi)容包括兩部分，其一是風(fēng)電實驗室模擬控制方法，其二是風(fēng)電實驗室模擬裝置。(一)風(fēng)電實驗室模擬控制方法本實施例風(fēng)電實驗室模擬控制方法的具體實施步驟為步驟I由PLC控制器2初始化第一接觸器32的控制指令SI = 0，第二接觸器33的控制指令S2 = 0，第一斷路器44的控制指令S3 = 0，第二斷路器45的控制指令S4 = 0，即初始化第一接觸器32、第二接觸器33、第一斷路器44和第二斷路器45均為斷開狀態(tài)；步驟2若上位機監(jiān)控系統(tǒng)I向PLC控制器2下發(fā)啟動直驅(qū)風(fēng)電機組指令，則設(shè)置第一接觸器32的控制指令SI = 1，即閉合第一接觸器32，且由PLC控制器2控制變頻器31的頻率f從OHz開始逐漸增頻，O ^ f ^ 50，進(jìn)入步驟4 ；步驟3若上位機監(jiān)控系統(tǒng)I向PLC控制器2下發(fā)啟動雙饋風(fēng)電機組指令，則設(shè)置第二接觸器33的控制指令S2 = 1，即閉合第二接觸器33，且由PLC控制器2控制變頻器31的頻率f從OHz開始逐漸增頻，O ^ f ^ 50，進(jìn)入步驟6 ；步驟4當(dāng)PLC控制器2檢測到第一轉(zhuǎn)速傳感器36的轉(zhuǎn)速Ii1大于或等于直驅(qū)風(fēng)電機組的啟動轉(zhuǎn)速，如直驅(qū)風(fēng)電機組額定轉(zhuǎn)速的30%時，則由PLC控制器2向直驅(qū)驅(qū)動電路41發(fā)送直驅(qū)驅(qū)動信號，再由直驅(qū)驅(qū)動電路41向直驅(qū)風(fēng)電變流器42發(fā)送直驅(qū)驅(qū)動脈沖，啟動直驅(qū)風(fēng)電變流器42 ;反之，當(dāng)PLC控制器2檢測到第一轉(zhuǎn)速傳感器36的轉(zhuǎn)速Ii1小于直驅(qū)風(fēng)電機組的啟動轉(zhuǎn)速，如直驅(qū)風(fēng)電機組額定轉(zhuǎn)速的30 %時，則由PLC控制器2向直驅(qū)驅(qū)動電路41封鎖直驅(qū)驅(qū)動信號，使直驅(qū)風(fēng)電變流器42停止運行；
步驟5當(dāng)PLC控 制器2檢測到第一轉(zhuǎn)速傳感器36的轉(zhuǎn)速Ii1大于或等于直驅(qū)風(fēng)電機組的同期轉(zhuǎn)速，如直驅(qū)風(fēng)電機組額定轉(zhuǎn)速的97%時，則設(shè)置第一斷路器44的控制指令S3=1，即閉合第一斷路器44，使直驅(qū)風(fēng)電變流器42并網(wǎng)運行；反之，當(dāng)PLC控制器2檢測到第一轉(zhuǎn)速傳感器36的轉(zhuǎn)速Ii1小于直驅(qū)風(fēng)電機組的同期轉(zhuǎn)速，如直驅(qū)風(fēng)電機組額定轉(zhuǎn)速的97%時，則設(shè)置第一斷路器44的控制指令S3 = 0，即斷開第一斷路器44，使直驅(qū)風(fēng)電變流器42與實驗室電網(wǎng)47解列，進(jìn)入步驟2 ;步驟6當(dāng)PLC控制器2檢測到第二轉(zhuǎn)速傳感器37的轉(zhuǎn)速n2大于或等于雙饋風(fēng)電機組的啟動轉(zhuǎn)速，如雙饋風(fēng)電機組額定轉(zhuǎn)速的30%時，則由PLC控制器2向雙饋驅(qū)動電路40發(fā)送雙饋驅(qū)動信號，再由雙饋驅(qū)動電路40向雙饋風(fēng)電變流器43發(fā)送雙饋驅(qū)動脈沖，啟動雙饋風(fēng)電變流器43 ;反之，當(dāng)PLC控制器2檢測到第二轉(zhuǎn)速傳感器37的轉(zhuǎn)速n2小于雙饋風(fēng)電機組的啟動轉(zhuǎn)速，如雙饋風(fēng)電機組額定轉(zhuǎn)速的30 %時，則由PLC控制器2向雙饋驅(qū)動電路40封鎖雙饋驅(qū)動信號，使雙饋風(fēng)電變流器43停止運行；步驟7當(dāng)PLC控制器2檢測到第二轉(zhuǎn)速傳感器37的轉(zhuǎn)速n2大于或等于雙饋風(fēng)電機組的同期轉(zhuǎn)速，如雙饋風(fēng)電機組額定轉(zhuǎn)速的97%時，則設(shè)置第二斷路器45的控制指令S4=1，即閉合第二斷路器45，使雙饋風(fēng)電機組39并網(wǎng)運行；反之，當(dāng)PLC控制器2檢測到第二轉(zhuǎn)速傳感器37的轉(zhuǎn)速n2小于雙饋風(fēng)電機組的同期轉(zhuǎn)速，如雙饋風(fēng)電機組額定轉(zhuǎn)速的97%時，則設(shè)置第二斷路器45的控制指令S4 = 0，即斷開第二斷路器45，使雙饋風(fēng)電機組39與實驗室電網(wǎng)47解列，進(jìn)入步驟2 ；( 二)風(fēng)電實驗室模擬裝置本實施例實現(xiàn)上述風(fēng)電實驗室模擬控制方法的5kW風(fēng)電實驗室模擬裝置，其特征在于，包含上位機監(jiān)控系統(tǒng)I、PLC控制器2和風(fēng)電模擬系統(tǒng)3，上位機監(jiān)控系統(tǒng)I與PLC控制器2之間通過現(xiàn)場總線進(jìn)行通訊；所述上位機監(jiān)控系統(tǒng)I用于遠(yuǎn)程監(jiān)控風(fēng)電模擬系統(tǒng)3的運行狀態(tài)，其包括上位機
11、上位機12、上位機13......上位機η, η為自然數(shù),且n ^ 12,所述上位機11作為上位
機監(jiān)控系統(tǒng)I的主機與PLC控制器2通過現(xiàn)場總線進(jìn)行通信，并且通過網(wǎng)絡(luò)分別與上位機
監(jiān)控系統(tǒng)I中的上位機12和上位機η相連，所述上位機12、上位機13......上位機η均作
為上位機監(jiān)控系統(tǒng)I的從機，兩兩之間依次通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。所述PLC控制器2用于現(xiàn)場監(jiān)控風(fēng)電模擬系統(tǒng)3的運行狀態(tài)，包括控制風(fēng)電模擬系統(tǒng)3中的變頻器31的頻率f從OHz開始向50Hz逐漸增頻，O < f ( 50，給風(fēng)電模擬系統(tǒng)3中的第一接觸器32發(fā)送控制指令SI，給風(fēng)電模擬系統(tǒng)3中的第二接觸器33發(fā)送控制指令S2，給風(fēng)電模擬系統(tǒng)3中的第一斷路器44發(fā)送控制指令S3，給風(fēng)電模擬系統(tǒng)3中的第二斷路器45發(fā)送控制指令S4，給風(fēng)電模擬系統(tǒng)3中的直驅(qū)驅(qū)動電路41發(fā)送直驅(qū)驅(qū)動信號，給風(fēng)電模擬系統(tǒng)3中的雙饋驅(qū)動電路40發(fā)送雙饋驅(qū)動信號，接收風(fēng)電模擬系統(tǒng)3中的第一轉(zhuǎn)速傳感器36的轉(zhuǎn)速Ill信號，接收風(fēng)電模擬系統(tǒng)3中的第二轉(zhuǎn)速傳感器37的轉(zhuǎn)速n2信號；所述風(fēng)電模擬系統(tǒng)3包括變頻器31、第一接觸器32、第二接觸器33、第一三相異步電動機34、第二三相異步電動機35、第一轉(zhuǎn)速傳感器36、第二轉(zhuǎn)速傳感器37、直驅(qū)風(fēng)電機組38、雙饋風(fēng)電機組39、雙饋驅(qū)動電路40、直驅(qū)驅(qū)動電路41、直驅(qū)風(fēng)電變流器42、雙饋風(fēng)電變流器43、第一斷路器44、第二斷路器45、隔離變壓器46和實驗室電網(wǎng)47，所述變頻器31，功率為5. 5kW，用于接收PLC控制器2的頻率f信號，其三相輸出端不僅與第一接觸器32的三相輸入端連接，而且與第二接觸器33的三相輸入端連接；所述第一接觸器32通過接收PLC控制器2的控制指令SI實現(xiàn)自身的閉合或關(guān)斷，其三相輸入端與變頻器31的三相輸出端連接，其三相輸出端與第一三相異步電動機34的三相輸入端連接； 所述第一三相異步電動機34，功率為5kW，其與第一轉(zhuǎn)速傳感器36及直驅(qū)風(fēng)電機組38依次同軸連接，且第一三相異步電動機34的三相輸入端與第一接觸器32的三相輸出端連接；所述第一轉(zhuǎn)速傳感器36用于向PLC控制器2發(fā)送轉(zhuǎn)速Ii1信號，其與第一三相異步電動機34和直驅(qū)風(fēng)電機組38同軸連接，且第一轉(zhuǎn)速傳感器36位于第一三相異步電動機34和直驅(qū)風(fēng)電機組38的中間；所述直驅(qū)風(fēng)電變流器42，功率為5kW，其通過接收直驅(qū)驅(qū)動電路41的直驅(qū)驅(qū)動脈沖來實現(xiàn)變流運行，其三相輸入端與直驅(qū)風(fēng)電機組38的三相輸出端連接，其三相輸出端與第一斷路器44的三相輸入端連接；所述直驅(qū)驅(qū)動電路41用于將接收到的PLC控制器2的直驅(qū)驅(qū)動信號轉(zhuǎn)化為直驅(qū)驅(qū)動脈沖驅(qū)動直驅(qū)風(fēng)電變流器42變流運行；所述第一斷路器44通過接收PLC控制器2的控制指令S3實現(xiàn)自身的閉合或關(guān)斷，其三相輸入端與直驅(qū)風(fēng)電變流器42的三相輸出端連接，其三相輸出端與隔離變壓器46的繞組I連接；所述第二接觸器33通過接收PLC控制器2的控制指令S2實現(xiàn)自身的閉合或關(guān)斷，其三相輸入端與變頻器31的三相輸出端連接，其三相輸出端與第二三相異步電動機35的三相輸入端連接；所述第二三相異步電動機35，功率為5kW，其與第二轉(zhuǎn)速傳感器37及雙饋風(fēng)電機組39依次同軸連接，且第二三相異步電動機35的三相輸入端與第二接觸器33的三相輸出端連接；所述第二轉(zhuǎn)速傳感器37用于向PLC控制器2發(fā)送轉(zhuǎn)速n2信號，其與第二三相異步電動機35和雙饋風(fēng)電機組39同軸連接，且第二轉(zhuǎn)速傳感器37位于第二三相異步電動機
35和雙饋風(fēng)電機組39的中間；所述雙饋風(fēng)電機組39，功率為5kW，其與第二轉(zhuǎn)速傳感器37及第二三相異步電動機35依次連接，其定子側(cè)三相端口不僅與第二斷路器45的三相輸入端連接，而且與雙饋風(fēng)電變流器43的三相輸出端連接，其轉(zhuǎn)子側(cè)三相端口與雙饋風(fēng)電變流器43的三相輸入端連接；所述雙饋風(fēng)電變流器43通過接收雙饋驅(qū)動電路40的雙饋驅(qū)動脈沖來實現(xiàn)變流運行，其三相輸入端與雙饋風(fēng)電機組39的轉(zhuǎn)子側(cè)三相端口連接，其三相輸出端與第二斷路器45的三相輸入端連接；所述雙饋驅(qū)動電路40用于將接收到的PLC控制器2的雙饋驅(qū)動信號轉(zhuǎn)化為雙饋驅(qū)動脈沖驅(qū)動雙饋風(fēng)電變流器43變流運行；所述第二斷路器45通過接收PLC控制器2的控制指令S4實現(xiàn)自身的閉合或關(guān)斷，其三相輸入端不僅與雙饋風(fēng)電變流器43的三相輸出端連接，而且與雙饋風(fēng)電機組39的定子側(cè)三相端口連接，其三相輸出端與隔離變壓器46的繞組2連接；
所述隔離變壓器46，容量為6kVA，其包括繞組I、繞組2和繞組3三個部分，用于將實驗室電網(wǎng)47、直驅(qū)風(fēng)電變流器42和雙饋風(fēng)電變流器43兩兩隔離，其中繞組I與第一斷路 器44的三相輸出端連接，繞組2與第二斷路器45的三相輸出端連接，繞組3與實驗室電網(wǎng)47連接。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)電實驗室模擬控制方法，其特征在于 步驟I由PLC控制器⑵初始化第一接觸器(32)的控制指令SI = O，第二接觸器(33)的控制指令S2 = O，第一斷路器(44)的控制指令S3 = O，第二斷路器(45)的控制指令S4=O，即初始化第一接觸器(32)、第二接觸器(33)、第一斷路器(44)和第二斷路器(45)均為斷開狀態(tài)； 步驟2若上位機監(jiān)控系統(tǒng)(I)向PLC控制器(2)下發(fā)啟動直驅(qū)風(fēng)電機組指令，則設(shè)置第一接觸器(32)的控制指令SI = 1，即閉合第一接觸器(32)，且由PLC控制器(2)控制變頻器(31)的頻率f從OHz開始逐漸增頻，O ^ f ^ 50，進(jìn)入步驟4 ； 步驟3若上位機監(jiān)控系統(tǒng)(I)向PLC控制器(2)下發(fā)啟動雙饋風(fēng)電機組指令，則設(shè)置第二接觸器(33)的控制指令S2 = 1，即閉合第二接觸器(33)，且由PLC控制器(2)控制變頻器(31)的頻率f從OHz開始逐漸增頻，O ^ f ^ 50，進(jìn)入步驟6 ； 步驟4當(dāng)PLC控制器(2)檢測到第一轉(zhuǎn)速傳感器(36)的轉(zhuǎn)速Ii1大于或等于直驅(qū)風(fēng)電機組的啟動轉(zhuǎn)速，如直驅(qū)風(fēng)電機組額定轉(zhuǎn)速的30%時，則由PLC控制器(2)向直驅(qū)驅(qū)動電路(41)發(fā)送直驅(qū)驅(qū)動信號，再由直驅(qū)驅(qū)動電路(41)向直驅(qū)風(fēng)電變流器(42)發(fā)送直驅(qū)驅(qū)動脈沖，啟動直驅(qū)風(fēng)電變流器(42);反之，當(dāng)PLC控制器(2)檢測到第一轉(zhuǎn)速傳感器(36)的轉(zhuǎn)速叫小于直驅(qū)風(fēng)電機組的啟動轉(zhuǎn)速，如直驅(qū)風(fēng)電機組額定轉(zhuǎn)速的30%時，則由PLC控制器(2)向直驅(qū)驅(qū)動電路(41)封鎖直驅(qū)驅(qū)動信號，使直驅(qū)風(fēng)電變流器(42)停止運行； 步驟5當(dāng)PLC控制器(2)檢測到第一轉(zhuǎn)速傳感器(36)的轉(zhuǎn)速Ii1大于或等于直驅(qū)風(fēng)電機組的同期轉(zhuǎn)速，如直驅(qū)風(fēng)電機組額定轉(zhuǎn)速的97%時，則設(shè)置第一斷路器(44)的控制指令53= 1，即閉合第一斷路器(44)，使直驅(qū)風(fēng)電變流器(42)并網(wǎng)運行；反之，當(dāng)PLC控制器(2)檢測到第一轉(zhuǎn)速傳感器(36)的轉(zhuǎn)速Ii1小于直驅(qū)風(fēng)電機組的同期轉(zhuǎn)速，如直驅(qū)風(fēng)電機組額定轉(zhuǎn)速的97%時，則設(shè)置第一斷路器(44)的控制指令S3 = 0，即斷開第一斷路器(44)，使直驅(qū)風(fēng)電變流器(42)與實驗室電網(wǎng)(47)解列，進(jìn)入步驟2 ; 步驟6當(dāng)PLC控制器(2)檢測到第二轉(zhuǎn)速傳感器(37)的轉(zhuǎn)速n2大于或等于雙饋風(fēng)電機組的啟動轉(zhuǎn)速，如雙饋風(fēng)電機組額定轉(zhuǎn)速的30%時，則由PLC控制器(2)向雙饋驅(qū)動電路(40)發(fā)送雙饋驅(qū)動信號，再由雙饋驅(qū)動電路(40)向雙饋風(fēng)電變流器(43)發(fā)送雙饋驅(qū)動脈沖，啟動雙饋風(fēng)電變流器(43);反之，當(dāng)PLC控制器(2)檢測到第二轉(zhuǎn)速傳感器(37)的轉(zhuǎn)速％小于雙饋風(fēng)電機組的啟動轉(zhuǎn)速，如雙饋風(fēng)電機組額定轉(zhuǎn)速的30%時，則由PLC控制器(2)向雙饋驅(qū)動電路(40)封鎖雙饋驅(qū)動信號，使雙饋風(fēng)電變流器(43)停止運行； 步驟7當(dāng)PLC控制器(2)檢測到第二轉(zhuǎn)速傳感器(37)的轉(zhuǎn)速n2大于或等于雙饋風(fēng)電機組的同期轉(zhuǎn)速，如雙饋風(fēng)電機組額定轉(zhuǎn)速的97%時，則設(shè)置第二斷路器(45)的控制指令54= 1，即閉合第二斷路器45，使雙饋風(fēng)電機組(39)并網(wǎng)運行；反之，當(dāng)PLC控制器⑵檢測到第二轉(zhuǎn)速傳感器(37)的轉(zhuǎn)速112小于雙饋風(fēng)電機組的同期轉(zhuǎn)速，如雙饋風(fēng)電機組額定轉(zhuǎn)速的97%時，則設(shè)置第二斷路器(45)的控制指令S4 = 0，即斷開第二斷路器(45)，使雙饋風(fēng)電機組(39)與實驗室電網(wǎng)(47)解列，進(jìn)入步驟2。
2.一種實現(xiàn)權(quán)利要求I所述的風(fēng)電實驗室模擬控制方法的裝置，其特征在于，包含上位機監(jiān)控系統(tǒng)(I)、PLC控制器(2)和風(fēng)電模擬系統(tǒng)(3)，上位機監(jiān)控系統(tǒng)(I)與PLC控制器(2)之間通過現(xiàn)場總線進(jìn)行通訊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的的裝置，其特征在于，所述上位機監(jiān)控系統(tǒng)(I)用于遠(yuǎn)程監(jiān)控風(fēng)電模擬系統(tǒng)(3)的運行狀態(tài)，其包括上位機(11)、上位機(12)、上位機(13)......上位機(η)，η為自然數(shù)，且η彡12，所述上位機(11)作為上位機監(jiān)控系統(tǒng)⑴的主機與PLC控制器(2)通過現(xiàn)場總線進(jìn)行通信，并且通過網(wǎng)絡(luò)分別與上位機監(jiān)控系統(tǒng)(I)中的上位機(12)和上位機(η)相連，所述上位機(12)、上位機(13)......上位機(η)均作為上位機監(jiān)控系統(tǒng)(I)的從機，兩兩之間依次通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所 述的的裝置，其特征在于，所述PLC控制器(2)用于現(xiàn)場監(jiān)控風(fēng)電模擬系統(tǒng)(3)的運行狀態(tài)，包括控制風(fēng)電模擬系統(tǒng)(3)中的變頻器(31)的頻率f從OHz開始向50Hz逐漸增頻，O < f ( 50，給風(fēng)電模擬系統(tǒng)(3)中的第一接觸器(32)發(fā)送控制指令SI，給風(fēng)電模擬系統(tǒng)(3)中的第二接觸器(33)發(fā)送控制指令S2，給風(fēng)電模擬系統(tǒng)(3)中的第一斷路器(44)發(fā)送控制指令S3，給風(fēng)電模擬系統(tǒng)(3)中的第二斷路器(45)發(fā)送控制指令S4，給風(fēng)電模擬系統(tǒng)(3)中的直驅(qū)驅(qū)動電路(41)發(fā)送直驅(qū)驅(qū)動信號，給風(fēng)電模擬系統(tǒng)(3)中的雙饋驅(qū)動電路(40)發(fā)送雙饋驅(qū)動信號，接收風(fēng)電模擬系統(tǒng)(3)中的第一轉(zhuǎn)速傳感器(36)的轉(zhuǎn)速Ii1信號，接收風(fēng)電模擬系統(tǒng)(3)中的第二轉(zhuǎn)速傳感器(37)的轉(zhuǎn)速n2信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的的裝置，其特征在于，所述風(fēng)電模擬系統(tǒng)(3)包括變頻器(31)、第一接觸器(32)、第二接觸器(33)、第一三相異步電動機(34)、第二三相異步電動機(35)、第一轉(zhuǎn)速傳感器(36)、第二轉(zhuǎn)速傳感器(37)、直驅(qū)風(fēng)電機組(38)、雙饋風(fēng)電機組(39)、雙饋驅(qū)動電路(40)、直驅(qū)驅(qū)動電路(41)、直驅(qū)風(fēng)電變流器(42)、雙饋風(fēng)電變流器(43)、第一斷路器(44)、第二斷路器(45)、隔離變壓器(46)和實驗室電網(wǎng)(47)， 所述變頻器(31)用于接收PLC控制器(2)的頻率f信號，其三相輸出端不僅與第一接觸器(32)的三相輸入端連接，而且與第二接觸器(33)的三相輸入端連接； 所述第一接觸器(32)通過接收PLC控制器(2)的控制指令SI實現(xiàn)自身的閉合或關(guān)斷，其三相輸入端與變頻器(31)的三相輸出端連接，其三相輸出端與第一三相異步電動機(34)的三相輸入端連接； 所述第一三相異步電動機(34)與第一轉(zhuǎn)速傳感器(36)及直驅(qū)風(fēng)電機組(38)依次同軸連接，且第一三相異步電動機(34)的三相輸入端與第一接觸器(32)的三相輸出端連接; 所述第一轉(zhuǎn)速傳感器(36)用于向PLC控制器(2)發(fā)送轉(zhuǎn)速Ii1信號,其與第一三相異步電動機(34)和直驅(qū)風(fēng)電機組(38)同軸連接，且第一轉(zhuǎn)速傳感器(36)位于第一三相異步電動機(34)和直驅(qū)風(fēng)電機組(38)的中間； 所述直驅(qū)風(fēng)電變流器(42)通過接收直驅(qū)驅(qū)動電路(41)的直驅(qū)驅(qū)動脈沖來實現(xiàn)變流運行，其三相輸入端與直驅(qū)風(fēng)電機組(38)的三相輸出端連接，其三相輸出端與第一斷路器(44)的三相輸入端連接； 所述直驅(qū)驅(qū)動電路(41)用于將接收到的PLC控制器(2)的直驅(qū)驅(qū)動信號轉(zhuǎn)化為直驅(qū)驅(qū)動脈沖驅(qū)動直驅(qū)風(fēng)電變流器(42)變流運行； 所述第一斷路器(44)通過接收PLC控制器(2)的控制指令S3實現(xiàn)自身的閉合或關(guān)斷，其三相輸入端與直驅(qū)風(fēng)電變流器(42)的三相輸出端連接，其三相輸出端與隔離變壓器(46)的繞組(I)連接； 所述第二接觸器(33)通過接收PLC控制器(2)的控制指令S2實現(xiàn)自身的閉合或關(guān)斷，其三相輸入端與變頻器(31)的三相輸出端連接，其三相輸出端與第二三相異步電動機(35)的三相輸入端連接； 所述第二三相異步電動機(35)與第二轉(zhuǎn)速傳感器(37)及雙饋風(fēng)電機組(39)依次同軸連接，且第二三相異步電動機(35)的三相輸入端與第二接觸器(33)的三相輸出端連接; 所述第二轉(zhuǎn)速傳感器(37)用于向PLC控制器(2)發(fā)送轉(zhuǎn)速112信號，其與第二三相異步電動機(35)和雙饋風(fēng)電機組(39)同軸連接，且第二轉(zhuǎn)速傳感器(37)位于第二三相異步電動機(35)和雙饋風(fēng)電機組(39)的中間； 所述雙饋風(fēng)電機組(39)與第二轉(zhuǎn)速傳感器(37)及第二三相異步電動機(35)依次連接，其定子側(cè)三相端口不僅與第二斷路器(45)的三相輸入端連接，而且與雙饋風(fēng)電變流器(43)的三相輸出端連接，其轉(zhuǎn)子側(cè)三相端口與雙饋風(fēng)電變流器(43)的三相輸入端連接； 所述雙饋風(fēng)電變流器(43)通過接收雙饋驅(qū)動電路(40)的雙饋驅(qū)動脈沖來實現(xiàn)變流運行，其三相輸入端與雙饋風(fēng)電機組(39)的轉(zhuǎn)子側(cè)三相端口連接，其三相輸出端與第二斷路器(45)的三相輸入端連接； 所述雙饋驅(qū)動電路(40)用于將接收到的PLC控制器(2)的雙饋驅(qū)動信號轉(zhuǎn)化為雙饋驅(qū)動脈沖驅(qū)動雙饋風(fēng)電變流器(43)變流運行； 所述第二斷路器(45)通過接收PLC控制器(2)的控制指令S4實現(xiàn)自身的閉合或關(guān)斷，其三相輸入端不僅與雙饋風(fēng)電變流器(43)的三相輸出端連接，而且與雙饋風(fēng)電機組(39)的定子側(cè)三相端口連接，其三相輸出端與隔離變壓器(46)的繞組(2)連接；所述隔離變壓器(46)包括繞組(I)、繞組(2)和繞組(3)三個部分，用于將實驗室電網(wǎng)(47)、直驅(qū)風(fēng)電變流器(42)和雙饋風(fēng)電變流器(43)兩兩隔離，其中繞組(I)與第一斷路器(44)的三相輸出端連接，繞組⑵與第二斷路器(45)的三相輸出端連接，繞組(3)與實驗室電網(wǎng)(47)連接。
全文摘要
本發(fā)明提供的一種風(fēng)電實驗室模擬控制方法及其裝置涉及風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明的風(fēng)電實驗室模擬裝置包括上位機監(jiān)控系統(tǒng)、PLC控制器和風(fēng)電模擬系統(tǒng)，上述上位機監(jiān)控系統(tǒng)與PLC控制器之間通過現(xiàn)場總線進(jìn)行通訊；上述風(fēng)電模擬系統(tǒng)包括變頻器、第一接觸器、第二接觸器、第一三相異步電動機、第二三相異步電動機、第一轉(zhuǎn)速傳感器、第二轉(zhuǎn)速傳感器、直驅(qū)風(fēng)電機組、雙饋風(fēng)電機組、雙饋驅(qū)動電路、直驅(qū)驅(qū)動電路、直驅(qū)風(fēng)電變流器、雙饋風(fēng)電變流器、第一斷路器、第二斷路器、隔離變壓器和實驗室電網(wǎng)等；上述PLC控制器用于接收上位機監(jiān)控系統(tǒng)的控制指令，控制風(fēng)電模擬系統(tǒng)中直驅(qū)風(fēng)電機組或者雙饋風(fēng)電機組并網(wǎng)發(fā)電。該發(fā)明具有兼容直驅(qū)和雙饋兩種風(fēng)力發(fā)電方式，且便于遠(yuǎn)程多機監(jiān)控的優(yōu)點。
文檔編號G05B19/418GK102621968SQ20121010495
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月7日
發(fā)明者扈建良 申請人:溧陽市華星教學(xué)儀器設(shè)備廠