專利名稱：永磁直驅(qū)風(fēng)電機組的仿真裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及風(fēng)電設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種永磁直驅(qū)風(fēng)電機組的仿真裝置。
背景技術(shù)：
1891年，第一臺試驗風(fēng)機誕生，這預(yù)示著風(fēng)力發(fā)電的開始。1897年，風(fēng)機系統(tǒng)正式用于商業(yè)化。但此后，風(fēng)力發(fā)電發(fā)展緩慢，直至上個世紀(jì)70年代的世界石油危機才使風(fēng)力發(fā)電真正得到發(fā)展。美國、西歐等發(fā)達(dá)國家為尋求替代化石燃料的能源，投入了大量經(jīng)費，利用計算機、空氣動力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)和材料力學(xué)等領(lǐng)域的新技術(shù)研制現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機組，開創(chuàng)了風(fēng)能利用的新時期。 近20年，發(fā)達(dá)國家在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域已取得巨大的成就。并網(wǎng)運行的風(fēng)力發(fā)電機組單機容量從最初的數(shù)十千瓦級已發(fā)展到兆瓦級；控制方式從單一的定槳距失速控制向全槳葉變距和變速恒頻發(fā)展，運行可靠性從20世紀(jì)80年代初的50%，提高到98%以上，并且在風(fēng)電場運行的風(fēng)力發(fā)電機組全部可以實現(xiàn)集中控制和遠(yuǎn)程控制。自1990年以來，世界風(fēng)力發(fā)電累計裝機容量平均每年增長超過20%，僅2005年世界新增裝機就達(dá)到11769MW，其增長速度超過了任何一種電力增長的速度。風(fēng)電機組有多種類型，常用的風(fēng)電機組包括基于普通異步發(fā)電機的恒速風(fēng)電機組、基于雙饋感應(yīng)發(fā)電機的變速風(fēng)電機組和基于永磁同步發(fā)電機的直驅(qū)型變速風(fēng)電機組。就風(fēng)電的應(yīng)用地區(qū)而言，可以分為陸上風(fēng)電和海上風(fēng)電。陸上風(fēng)電要求有大片開闊的場地來搭建分機，對于人口稠密的沿海地區(qū)較難推廣。而海上風(fēng)帶就適合在沿海地區(qū)應(yīng)用。海上風(fēng)電的特點是風(fēng)速變化大、低風(fēng)速狀況多、對機組的穩(wěn)定性和故障穿越能力要求更好。在常用的風(fēng)機中，基于永磁同步發(fā)電機的直驅(qū)型變速風(fēng)電機組比較適合于在海上應(yīng)用。基于永磁同步發(fā)電機的直驅(qū)型變速風(fēng)電機組(永磁直驅(qū)風(fēng)機)采用變槳距控制。圖I揭示了永磁直驅(qū)風(fēng)機的結(jié)構(gòu)圖。如圖I所示，永磁直驅(qū)風(fēng)機100包括風(fēng)輪102、多級低速永磁同步發(fā)電機104、全功率換流器106、包括直流電容和變壓器的接入設(shè)備108、通過接入設(shè)備108接入電網(wǎng)110。全功率變流器106的解耦控制使得永磁直驅(qū)風(fēng)機與電網(wǎng)在電氣上完全解耦，其特性完全取決于變流器的控制系統(tǒng)及控制策略。永磁直驅(qū)風(fēng)機的主要優(yōu)點是無增速齒輪箱，具有更高的可靠性和效率；切入風(fēng)速低，更能適應(yīng)低風(fēng)速運行；采用全功率變流器，并網(wǎng)沖擊小，具有低電壓穿越能力。永磁直驅(qū)風(fēng)機的缺點是全功率換流器較復(fù)雜，整機裝機前測試工作繁瑣。

實用新型內(nèi)容本實用新型旨在提出一種永磁直驅(qū)風(fēng)電機組的仿真裝置。根據(jù)本實用新型的一實施例，提出一種永磁直驅(qū)風(fēng)電機組的仿真裝置，包括風(fēng)力發(fā)電機組和全功率變流器。風(fēng)力發(fā)電機組包括槳距控制器、風(fēng)力機、軸系控制器和永磁同步發(fā)電機，其中風(fēng)力機具有風(fēng)輪，槳距控制器調(diào)節(jié)風(fēng)輪槳葉的角度，軸系控制器調(diào)節(jié)風(fēng)輪輸出軸轉(zhuǎn)速，風(fēng)力機驅(qū)動永磁同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子。全功率變流器連接到永磁同步發(fā)電機，永磁同步發(fā)電機通過全功率變流器連接到電網(wǎng)。在一個實施例中，全功率變流器是“有功-無功”型全功率變流器，該“有功-無功”型全功率變流器包括電網(wǎng)側(cè)仿真設(shè)備和電機側(cè)仿真設(shè)備。電網(wǎng)側(cè)仿真設(shè)備包括功率測量器、電網(wǎng)側(cè)有功控制器、電網(wǎng)側(cè)電流測量器、第一坐標(biāo)變換器、電網(wǎng)側(cè)電流控制器、第二坐標(biāo)變換器和電網(wǎng)側(cè)變流器；功率測量器檢測電網(wǎng)側(cè)功率并輸出功率參數(shù)給電網(wǎng)側(cè)有功控制器，電網(wǎng)側(cè)有功控制器基于功率參數(shù)產(chǎn)生電網(wǎng)側(cè)有功控制參數(shù)輸出給電網(wǎng)側(cè)電流控制器，電網(wǎng)側(cè)電流測量器檢測電網(wǎng)側(cè)電流并輸出電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)給第一坐標(biāo)變換器，第一坐標(biāo)變換器對電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)做相位變換并輸出經(jīng)相位變換的電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)給電網(wǎng)側(cè)電流控制器，電網(wǎng)側(cè)電流控制器根據(jù)電網(wǎng)側(cè)有功控制參數(shù)和經(jīng)相位變換的電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)產(chǎn)生電網(wǎng)側(cè)電流控制信號并輸出給第二坐標(biāo)變換器，第二坐標(biāo)變換器對電網(wǎng)側(cè)電流控制信號做相位變換并輸出經(jīng)相位變換的電網(wǎng)側(cè)電流控制信號給電網(wǎng)側(cè)變流器。電機側(cè)仿真設(shè)備包括電壓測量器、電機側(cè)有功控制器、電機側(cè)電流測量器、第三坐標(biāo)變換器、電機側(cè)電流控制器、第四坐標(biāo)變換器和電機側(cè)變流器；電壓測量器檢測電機側(cè)電壓并輸出電壓參數(shù)給電機側(cè)有功控制器，電機側(cè)有功控制器基于電壓參數(shù)產(chǎn)生電機側(cè)有功控制參數(shù)輸出給電機側(cè)電流控 制器，電機側(cè)電流測量器檢測電機側(cè)電流并輸出電機側(cè)電流參數(shù)給第三坐標(biāo)變換器，第三坐標(biāo)變換器對電機側(cè)電流參數(shù)做相位變換并輸出經(jīng)相位變換的電機側(cè)電流參數(shù)給電機側(cè)電流控制器，電機網(wǎng)側(cè)電流控制器根據(jù)電機側(cè)有功控制參數(shù)和經(jīng)相位變換的電機側(cè)電流參數(shù)產(chǎn)生電機側(cè)電流控制信號并輸出給第四坐標(biāo)變換器，第四坐標(biāo)變換器對電機側(cè)電流控制信號做相位變換并輸出經(jīng)相位變換的電機側(cè)電流控制信號給電機側(cè)變流器。該電網(wǎng)側(cè)仿真設(shè)備還包括最大功率跟蹤器和電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)。最大功率跟蹤器檢測電網(wǎng)側(cè)的最大功率并輸出最大功率參數(shù)給電網(wǎng)側(cè)有功控制器。電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)檢測電網(wǎng)側(cè)電流的相位并將相位參數(shù)輸出給第一坐標(biāo)變換器和第二坐標(biāo)變換器。該電機側(cè)仿真設(shè)備還包括校準(zhǔn)電壓測量器和電機側(cè)鎖相環(huán)。校準(zhǔn)電壓測量器檢測電機側(cè)的校準(zhǔn)電壓并輸出校準(zhǔn)電壓參數(shù)數(shù)給電機側(cè)有功控制器。電機側(cè)鎖相環(huán)檢測電機側(cè)電流的相位并將相位參數(shù)輸出給第三坐標(biāo)變換器和第四坐標(biāo)變換器。在一個實施例中全功率變流器是“電壓-無功”型全功率變流器，該“電壓-無功”型全功率變流器包括電網(wǎng)側(cè)仿真設(shè)備和電機側(cè)仿真設(shè)備。電網(wǎng)側(cè)仿真設(shè)備包括電網(wǎng)側(cè)功率測量器、電網(wǎng)側(cè)電壓測量器、電網(wǎng)側(cè)有功控制器、電網(wǎng)側(cè)電流測量器、第一坐標(biāo)變換器、電網(wǎng)側(cè)電流控制器、第二坐標(biāo)變換器和電網(wǎng)側(cè)變流器；電網(wǎng)側(cè)功率測量器檢測電網(wǎng)側(cè)功率并輸出電網(wǎng)側(cè)功率參數(shù)給電網(wǎng)側(cè)有功控制器，電網(wǎng)側(cè)電壓測量器檢測電網(wǎng)側(cè)電壓并輸出電網(wǎng)側(cè)電壓參數(shù)給電網(wǎng)側(cè)有功控制器，電網(wǎng)側(cè)有功控制器基于電網(wǎng)側(cè)功率參數(shù)和電網(wǎng)側(cè)電壓參數(shù)產(chǎn)生電網(wǎng)側(cè)有功控制參數(shù)輸出給電網(wǎng)側(cè)電流控制器，電網(wǎng)側(cè)電流測量器檢測電網(wǎng)側(cè)電流并輸出電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)給第一坐標(biāo)變換器，第一坐標(biāo)變換器對電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)做相位變換并輸出經(jīng)相位變換的電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)給電網(wǎng)側(cè)電流控制器，電網(wǎng)側(cè)電流控制器根據(jù)電網(wǎng)側(cè)有功控制參數(shù)和經(jīng)相位變換的電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)產(chǎn)生電網(wǎng)側(cè)電流控制信號并輸出給第二坐標(biāo)變換器，第二坐標(biāo)變換器對電網(wǎng)側(cè)電流控制信號做相位變換并輸出經(jīng)相位變換的電網(wǎng)側(cè)電流控制信號給電網(wǎng)側(cè)變流器。電機側(cè)仿真設(shè)備包括電機側(cè)電壓測量器、電機側(cè)功率測量器、電機側(cè)有功控制器、電機側(cè)電流測量器、第三坐標(biāo)變換器、電機側(cè)電流控制器、第四坐標(biāo)變換器和電機側(cè)變流器；電機側(cè)電壓測量器檢測電機側(cè)電壓并輸出電機側(cè)電壓參數(shù)給電機側(cè)有功控制器，電機側(cè)功率測量器檢測電機側(cè)功率并輸出電機側(cè)功率參數(shù)給電機側(cè)有功控制器，電機側(cè)有功控制器基于電機側(cè)電壓參數(shù)和電機側(cè)功率參數(shù)產(chǎn)生電機側(cè)有功控制參數(shù)輸出給電機側(cè)電流控制器，電機側(cè)電流測量器檢測電機側(cè)電流并輸出電機側(cè)電流參數(shù)給第三坐標(biāo)變換器，第三坐標(biāo)變換器對電機側(cè)電流參數(shù)做相位變換并輸出經(jīng)相位變換的電機側(cè)電流參數(shù)給電機側(cè)電流控制器，電機網(wǎng)側(cè)電流控制器根據(jù)電機側(cè)有功控制參數(shù)和經(jīng)相位變換的電機側(cè)電流參數(shù)產(chǎn)生電機側(cè)電流控制信號并輸出給第四坐標(biāo)變換器，第四坐標(biāo)變換器對電機側(cè)電流控制信號做相位變換并輸出經(jīng)相位變換的電機側(cè)電流控制信號給電機側(cè)變流器。該電網(wǎng)側(cè)仿真設(shè)備還包括保護器和電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)。保護器連接到電網(wǎng)側(cè)電壓測量器，保護器監(jiān)測電網(wǎng)側(cè)電壓并進(jìn)行保護。電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)檢測電網(wǎng)側(cè)電流的相位并將相位參數(shù)輸出給第一坐標(biāo)變換器和第二坐標(biāo)變換器。該電機側(cè)仿真設(shè)備還包括最大功率跟蹤器和電機側(cè)鎖相環(huán)。最大功率跟蹤器檢測電機側(cè)的最大功率并輸出最大功率參數(shù)給電機側(cè)有功控制器。電機側(cè)鎖相環(huán)，電機側(cè)鎖相·環(huán)檢測電機側(cè)電流的相位并將相位參數(shù)輸出給第三坐標(biāo)變換器和第四坐標(biāo)變換器。本實用新型的永磁直驅(qū)風(fēng)電機組的仿真裝置可以仿真實現(xiàn)以下功能控制發(fā)電機與電網(wǎng)之間有功無功的交換、控制機組發(fā)出的有功功率追蹤風(fēng)電機組的最優(yōu)運行點或者在高風(fēng)速情況下限制風(fēng)電機組出力。

圖I揭示了永磁直驅(qū)風(fēng)機的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2揭示了根據(jù)本實用新型的一實施例的永磁直驅(qū)風(fēng)電機組的仿真裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3揭示了根據(jù)本實用新型的一實施例的“有功-無功”型全功率變流器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4揭示了根據(jù)本實用新型的一實施例的“電壓-無功”型全功率變流器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
參考圖2所示，本實用新型提出一種永磁直驅(qū)風(fēng)電機組的仿真裝置，該永磁直驅(qū)風(fēng)電機組的仿真裝置200包括風(fēng)力發(fā)電機組201和全功率變流器202。風(fēng)力發(fā)電機組201包括槳距控制器203、風(fēng)力機204、軸系控制器205和永磁同步發(fā)電機206，其中風(fēng)力機204具有風(fēng)輪，槳距控制器203調(diào)節(jié)風(fēng)輪槳葉的角度，軸系控制器205調(diào)節(jié)風(fēng)輪輸出軸轉(zhuǎn)速，風(fēng)力機204驅(qū)動永磁同步發(fā)電機206的轉(zhuǎn)子。全功率變流器202連接到永磁同步發(fā)電機206，永磁同步發(fā)電機206通過全功率變流器202連接到電網(wǎng)。全功率變流器202可以使用“有功-無功”型或者“電壓-無功”型兩種。圖3揭示了 “有功-無功”型全功率變流器的結(jié)構(gòu)示意圖?！坝泄?無功”型全功率變流器的電網(wǎng)側(cè)變流器對輸入電網(wǎng)的有功無功進(jìn)行解耦控制，并完成風(fēng)電機組的最大功率追蹤策略。參考圖3所示，該“有功-無功”型全功率變流器的仿真裝置300包括電網(wǎng)側(cè)仿真設(shè)備301電機側(cè)仿真設(shè)備302。電網(wǎng)側(cè)仿真設(shè)備301包括功率測量器310、電網(wǎng)側(cè)有功控制器311、電網(wǎng)側(cè)電流測量器312、第一坐標(biāo)變換器313、電網(wǎng)側(cè)電流控制器314、第二坐標(biāo)變換器315和電網(wǎng)側(cè)變流器316。在圖3所示的實施例中，該電網(wǎng)側(cè)仿真設(shè)備301還包括最大功率跟蹤器317和電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)318。功率測量器310檢測電網(wǎng)側(cè)功率并輸出功率參數(shù)給電網(wǎng)側(cè)有功控制器311。在圖3所示的實施例中，最大功率跟蹤器317檢測電網(wǎng)側(cè)的最大功率并輸出最大功率參數(shù)給電網(wǎng)側(cè)有功控制器311。電網(wǎng)側(cè)有功控制器311基于功率參數(shù)產(chǎn)生電網(wǎng)側(cè)有功控制參數(shù)輸出給電網(wǎng)側(cè)電流控制器314。在存在最大功率跟蹤器317的情況下，電網(wǎng)側(cè)有功控制器311還同時參考最大功率跟蹤器317檢測的最大功率來產(chǎn)生電網(wǎng)側(cè)有功控制參數(shù)。電網(wǎng)側(cè)電流測量器312檢測電網(wǎng)側(cè)電流并輸出電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)給第一坐標(biāo)變換 器313。在圖3所示的實施例中，還包括電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)318，電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)318檢測電網(wǎng)側(cè)電流的相位并將相位參數(shù)輸出給第一坐標(biāo)變換器313。第一坐標(biāo)變換器313對電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)做相位變換并輸出經(jīng)相位變換的電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)給電網(wǎng)側(cè)電流控制器314。在存在電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)318的時候，第一坐標(biāo)變換器313在對電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)做相位變換的時候參考電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)318輸出的相位參數(shù)。電網(wǎng)側(cè)電流控制器314根據(jù)電網(wǎng)側(cè)有功控制參數(shù)和經(jīng)相位變換的電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)產(chǎn)生電網(wǎng)側(cè)電流控制信號并輸出給第二坐標(biāo)變換器315，第二坐標(biāo)變換器315對電網(wǎng)側(cè)電流控制信號做相位變換并輸出經(jīng)相位變換的電網(wǎng)側(cè)電流控制信號給電網(wǎng)側(cè)變流器316。在存在電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)318的時候，電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)318輸出的相位參數(shù)也同時輸出到第二坐標(biāo)變換器315。第二坐標(biāo)變換器315在對電網(wǎng)側(cè)電流控制信號做相位變換時同時依據(jù)由電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)318輸出的相位參數(shù)。電機側(cè)仿真設(shè)備302包括電壓測量器320、電機側(cè)有功控制器321、電機側(cè)電流測量器322、第三坐標(biāo)變換器323、電機側(cè)電流控制器324、第四坐標(biāo)變換器325和電機側(cè)變流器326。在圖3所示的實施例中，該電機側(cè)仿真設(shè)備302還包括校準(zhǔn)電壓測量器327和電機側(cè)鎖相環(huán)328。電壓測量器320檢測電機側(cè)電壓并輸出電壓參數(shù)給電機側(cè)有功控制器321。電機側(cè)有功控制器321基于電壓參數(shù)產(chǎn)生電機側(cè)有功控制參數(shù)輸出給電機側(cè)電流控制器324。在圖3所示的實施例中，校準(zhǔn)電壓測量器327檢測電機側(cè)的校準(zhǔn)電壓并輸出校準(zhǔn)電壓參數(shù)數(shù)給電機側(cè)有功控制器321。電機側(cè)有功控制器321在產(chǎn)生電機側(cè)有功控制參數(shù)時參考校準(zhǔn)電壓測量器327檢測的校準(zhǔn)電壓。校準(zhǔn)電壓測量器327可以防止電壓測量器320出現(xiàn)誤測的情況。電機側(cè)電流測量器322檢測電機側(cè)電流并輸出電機側(cè)電流參數(shù)給第三坐標(biāo)變換器323。在圖3所示的實施例中，還包括電機側(cè)鎖相環(huán)328，電機側(cè)鎖相環(huán)328檢測電機側(cè)電流的相位并將相位參數(shù)輸出給第三坐標(biāo)變換器323。第三坐標(biāo)變換器323對電機側(cè)電流參數(shù)做相位變換并輸出經(jīng)相位變換的電機側(cè)電流參數(shù)給電機側(cè)電流控制器324。在存在電機側(cè)鎖相環(huán)328的時候，第三坐標(biāo)變換器323在對電機側(cè)電流參數(shù)做相位變換的時候參考電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)318輸出的相位參數(shù)。電機側(cè)電流控制器324根據(jù)電機側(cè)有功控制參數(shù)和經(jīng)相位變換的電機側(cè)電流參數(shù)產(chǎn)生電機側(cè)電流控制信號并輸出給第四坐標(biāo)變換器325。第四坐標(biāo)變換器325對電機側(cè)電流控制信號做相位變換并輸出經(jīng)相位變換的電機側(cè)電流控制信號給電機側(cè)變流器326。在存在電機側(cè)鎖相環(huán)328的時候，第四坐標(biāo)變換器325在對電網(wǎng)側(cè)電流控制信號做相位變換時同時依據(jù)由電機側(cè)鎖相環(huán)328輸出的相位參數(shù)。對于“電壓-無功”型全功率變流器，電網(wǎng)側(cè)變流器同樣能對輸入電網(wǎng)的有功無功進(jìn)行解耦控制，并完成風(fēng)電機組的最大功率追蹤策略。與“有功-無功”型全功率變流器的不同之處在于，“電壓-無功”型全功率變流器對輸入電網(wǎng)有功的控制是通過控制直流母線電壓間接實現(xiàn)的。圖4揭示了根據(jù)本實用新型的一實施例的“電壓-無功”型全功率變流器的結(jié)構(gòu)示意圖。參考圖4所示，“電壓-無功”型全功率變流器的仿真裝置400包括電網(wǎng)側(cè)仿真設(shè)備401電機側(cè)仿真設(shè)備402。電網(wǎng)側(cè)仿真設(shè)備401包括電網(wǎng)側(cè)功率測量器410、電網(wǎng)側(cè)電壓測量器419、電網(wǎng)側(cè) 有功控制器411、電網(wǎng)側(cè)電流測量器412、第一坐標(biāo)變換器413、電網(wǎng)側(cè)電流控制器414、第二坐標(biāo)變換器415和電網(wǎng)側(cè)變流器416。在圖4所示的實施例中，該電網(wǎng)側(cè)仿真設(shè)備401還包括保護器417和電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)418。電網(wǎng)側(cè)功率測量器410檢測電網(wǎng)側(cè)功率并輸出電網(wǎng)側(cè)功率參數(shù)給電網(wǎng)側(cè)有功控制器411。電網(wǎng)側(cè)電壓測量器419檢測電網(wǎng)側(cè)電壓并輸出電網(wǎng)側(cè)電壓參數(shù)給電網(wǎng)側(cè)有功控制器411。電網(wǎng)側(cè)有功控制器411基于電網(wǎng)側(cè)功率參數(shù)和電網(wǎng)側(cè)電壓參數(shù)產(chǎn)生電網(wǎng)側(cè)有功控制參數(shù)輸出給電網(wǎng)側(cè)電流控制器414。電網(wǎng)側(cè)電流測量器412檢測電網(wǎng)側(cè)電流并輸出電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)給第一坐標(biāo)變換器413。在圖4所示的實施例中，還包括電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)418，電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)418檢測電網(wǎng)側(cè)電流的相位并將相位參數(shù)輸出給第一坐標(biāo)變換器413。第一坐標(biāo)變換器413對電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)做相位變換并輸出經(jīng)相位變換的電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)給電網(wǎng)側(cè)電流控制器414。在存在電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)418的時候，第一坐標(biāo)變換器413在對電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)做相位變換的時候參考電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)418輸出的相位參數(shù)。電網(wǎng)側(cè)電流控制器414根據(jù)電網(wǎng)側(cè)有功控制參數(shù)和經(jīng)相位變換的電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)產(chǎn)生電網(wǎng)側(cè)電流控制信號并輸出給第二坐標(biāo)變換器415，第二坐標(biāo)變換器415對電網(wǎng)側(cè)電流控制信號做相位變換并輸出經(jīng)相位變換的電網(wǎng)側(cè)電流控制信號給電網(wǎng)側(cè)變流器416。在存在電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)418的時候，電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)418輸出的相位參數(shù)也同時輸出到第二坐標(biāo)變換器415。第二坐標(biāo)變換器415在對電網(wǎng)側(cè)電流控制信號做相位變換時同時依據(jù)由電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)418輸出的相位參數(shù)。保護器417連接到電網(wǎng)側(cè)電壓測量器419，保護器419監(jiān)測由電網(wǎng)側(cè)電壓測量器419測量的電網(wǎng)側(cè)電壓并根據(jù)該電壓進(jìn)行保護。電機側(cè)仿真設(shè)備402包括電機側(cè)電壓測量器420、電機側(cè)功率測量器429、電機側(cè)有功控制器421、電機側(cè)電流測量器422、第三坐標(biāo)變換器423、電機側(cè)電流控制器424、第四坐標(biāo)變換器425和電機側(cè)變流器426。在圖4所示的實施例中，該電機側(cè)仿真設(shè)備402還包括最大功率跟蹤器427和電機側(cè)鎖相環(huán)428。電壓測量器420檢測電機側(cè)電壓并輸出電機側(cè)電壓參數(shù)給電機側(cè)有功控制器421。電機側(cè)功率測量器429檢測電機側(cè)功率并輸出電機側(cè)功率參數(shù)給電機側(cè)有功控制器421。電機側(cè)有功控制器421基于電機側(cè)電壓參數(shù)和電機側(cè)功率參數(shù)產(chǎn)生電機側(cè)有功控制參數(shù)輸出給電機側(cè)電流控制器424。在圖4所示的實施例中，還包括最大功率跟蹤器427。最大功率跟蹤器427檢測電機側(cè)的最大功率并輸出最大功率參數(shù)給電機側(cè)有功控制器421。在存在最大功率跟蹤器427的情況下，電機側(cè)有功控制器421在產(chǎn)生電機側(cè)有功控制參數(shù)時同時依據(jù)最大功率參數(shù)。電機側(cè)電流測量器422檢測電機側(cè)電流并輸出電機側(cè)電流參數(shù)給第三坐標(biāo)變換器423。在圖4所示的實施例中，還包括電機側(cè)鎖相環(huán)428，電機側(cè)鎖相環(huán)428檢測電機側(cè)電流的相位并將相位參數(shù)輸出給第三坐標(biāo)變換器423。第三坐標(biāo)變換器423對電機側(cè)電流參數(shù)做相位變換并輸出經(jīng)相位變換的電機側(cè)電流參數(shù)給電機側(cè)電流控制器424。在存在電機側(cè)鎖相環(huán)428的時候，第三坐標(biāo)變換器423在對電機側(cè)電流參數(shù)做相位變換的時候參考電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)418輸出的相位參數(shù)。電機側(cè)電流控制器424根據(jù)電機側(cè)有功控制參數(shù)和經(jīng)相位變換的電機側(cè)電流參數(shù)產(chǎn)生電機側(cè)電流控制信號并輸出給第四坐標(biāo)變換器425。第四坐標(biāo)變換器425對電機側(cè)電流控制信號做相位變換并輸出經(jīng)相位變換的電機側(cè)電流控制信號給電機側(cè)變流器426。在存在電機側(cè)鎖相環(huán)428的時候，第四坐標(biāo)變換器425在對電網(wǎng)側(cè)電流控制信號做相位變·換時同時依據(jù)由電機側(cè)鎖相環(huán)428輸出的相位參數(shù)。本實用新型的永磁直驅(qū)風(fēng)電機組的仿真裝置可以仿真實現(xiàn)以下功能控制發(fā)電機與電網(wǎng)之間有功無功的交換、控制機組發(fā)出的有功功率追蹤風(fēng)電機組的最優(yōu)運行點或者在高風(fēng)速情況下限制風(fēng)電機組出力。
權(quán)利要求1.一種永磁直驅(qū)風(fēng)電機組的仿真裝置，其特征在于，包括 風(fēng)力發(fā)電機組，風(fēng)力發(fā)電機組包括槳距控制器、風(fēng)力機、軸系控制器和永磁同步發(fā)電機，其中風(fēng)力機具有風(fēng)輪，槳距控制器調(diào)節(jié)風(fēng)輪槳葉的角度，軸系控制器調(diào)節(jié)風(fēng)輪輸出軸轉(zhuǎn)速，風(fēng)力機驅(qū)動永磁同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子； 全功率變流器，連接到永磁同步發(fā)電機，永磁同步發(fā)電機通過全功率變流器連接到電網(wǎng)。
2.如權(quán)利要求I所述的永磁直驅(qū)風(fēng)電機組的仿真裝置，其特征在于，所述全功率變流器是“有功-無功”型全功率變流器，該“有功-無功”型全功率變流器包括 電網(wǎng)側(cè)仿真設(shè)備，電網(wǎng)側(cè)仿真設(shè)備包括功率測量器、電網(wǎng)側(cè)有功控制器、電網(wǎng)側(cè)電流測量器、第一坐標(biāo)變換器、電網(wǎng)側(cè)電流控制器、第二坐標(biāo)變換器和電網(wǎng)側(cè)變流器；功率測量器檢測電網(wǎng)側(cè)功率并輸出功率參數(shù)給電網(wǎng)側(cè)有功控制器，電網(wǎng)側(cè)有功控制器基于功率參數(shù)產(chǎn)生電網(wǎng)側(cè)有功控制參數(shù)輸出給電網(wǎng)側(cè)電流控制器，電網(wǎng)側(cè)電流測量器檢測電網(wǎng)側(cè)電流并輸出電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)給第一坐標(biāo)變換器，第一坐標(biāo)變換器對電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)做相位變換并輸出經(jīng)相位變換的電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)給電網(wǎng)側(cè)電流控制器，電網(wǎng)側(cè)電流控制器根據(jù)電網(wǎng)側(cè)有功控制參數(shù)和經(jīng)相位變換的電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)產(chǎn)生電網(wǎng)側(cè)電流控制信號并輸出給第二坐標(biāo)變換器，第二坐標(biāo)變換器對電網(wǎng)側(cè)電流控制信號做相位變換并輸出經(jīng)相位變換的電網(wǎng)側(cè)電流控制信號給電網(wǎng)側(cè)變流器； 電機側(cè)仿真設(shè)備，電機側(cè)仿真設(shè)備包括電壓測量器、電機側(cè)有功控制器、電機側(cè)電流測量器、第三坐標(biāo)變換器、電機側(cè)電流控制器、第四坐標(biāo)變換器和電機側(cè)變流器；電壓測量器檢測電機側(cè)電壓并輸出電壓參數(shù)給電機側(cè)有功控制器，電機側(cè)有功控制器基于電壓參數(shù)產(chǎn)生電機側(cè)有功控制參數(shù)輸出給電機側(cè)電流控制器，電機側(cè)電流測量器檢測電機側(cè)電流并輸出電機側(cè)電流參數(shù)給第三坐標(biāo)變換器，第三坐標(biāo)變換器對電機側(cè)電流參數(shù)做相位變換并輸出經(jīng)相位變換的電機側(cè)電流參數(shù)給電機側(cè)電流控制器，電機網(wǎng)側(cè)電流控制器根據(jù)電機側(cè)有功控制參數(shù)和經(jīng)相位變換的電機側(cè)電流參數(shù)產(chǎn)生電機側(cè)電流控制信號并輸出給第四坐標(biāo)變換器，第四坐標(biāo)變換器對電機側(cè)電流控制信號做相位變換并輸出經(jīng)相位變換的電機側(cè)電流控制信號給電機側(cè)變流器。
3.如權(quán)利要求2所述的永磁直驅(qū)風(fēng)電機組的仿真裝置，其特征在于，所述電網(wǎng)側(cè)仿真設(shè)備還包括 最大功率跟蹤器，最大功率跟蹤器檢測電網(wǎng)側(cè)的最大功率并輸出最大功率參數(shù)給電網(wǎng)側(cè)有功控制器； 電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)，電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)檢測電網(wǎng)側(cè)電流的相位并將相位參數(shù)輸出給第一坐標(biāo)變換器和第二坐標(biāo)變換器。
4.如權(quán)利要求2所述的永磁直驅(qū)風(fēng)電機組的仿真裝置，其特征在于，所述電機側(cè)仿真設(shè)備還包括 校準(zhǔn)電壓測量器，校準(zhǔn)電壓測量器檢測電機側(cè)的校準(zhǔn)電壓并輸出校準(zhǔn)電壓參數(shù)數(shù)給電機側(cè)有功控制器； 電機側(cè)鎖相環(huán)，電機側(cè)鎖相環(huán)檢測電機側(cè)電流的相位并將相位參數(shù)輸出給第三坐標(biāo)變換器和第四坐標(biāo)變換器。
5.如權(quán)利要求I所述的永磁直驅(qū)風(fēng)電機組的仿真裝置，其特征在于，所述全功率變流器是“電壓-無功”型全功率變流器，該“電壓-無功”型全功率變流器包括 電網(wǎng)側(cè)仿真設(shè)備，電網(wǎng)側(cè)仿真設(shè)備包括電網(wǎng)側(cè)功率測量器、電網(wǎng)側(cè)電壓測量器、電網(wǎng)側(cè)有功控制器、電網(wǎng)側(cè)電流測量器、第一坐標(biāo)變換器、電網(wǎng)側(cè)電流控制器、第二坐標(biāo)變換器和電網(wǎng)側(cè)變流器；電網(wǎng)側(cè)功率測量器檢測電網(wǎng)側(cè)功率并輸出電網(wǎng)側(cè)功率參數(shù)給電網(wǎng)側(cè)有功控制器，電網(wǎng)側(cè)電壓測量器檢測電網(wǎng)側(cè)電壓并輸出電網(wǎng)側(cè)電壓參數(shù)給電網(wǎng)側(cè)有功控制器，電網(wǎng)側(cè)有功控制器基于電網(wǎng)側(cè)功率參數(shù)和電網(wǎng)側(cè)電壓參數(shù)產(chǎn)生電網(wǎng)側(cè)有功控制參數(shù)輸出給電網(wǎng)側(cè)電流控制器，電網(wǎng)側(cè)電流測量器檢測電網(wǎng)側(cè)電流并輸出電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)給第一坐標(biāo)變換器，第一坐標(biāo)變換器對電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)做相位變換并輸出經(jīng)相位變換的電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)給電網(wǎng)側(cè)電流控制器，電網(wǎng)側(cè)電流控制器根據(jù)電網(wǎng)側(cè)有功控制參數(shù)和經(jīng)相位變換的電網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)產(chǎn)生電網(wǎng)側(cè)電流控制信號并輸出給第二坐標(biāo)變換器，第二坐標(biāo)變換器對電網(wǎng)側(cè)電流控制信號做相位變換并輸出經(jīng)相位變換的電網(wǎng)側(cè)電流控制信號給電網(wǎng)側(cè)變流器；電機側(cè)仿真設(shè)備，電機側(cè)仿真設(shè)備包括電機側(cè)電壓測量器、電機側(cè)功率測量器、電機側(cè)有功控制器、電機側(cè)電流測量器、第三坐標(biāo)變換器、電機側(cè)電流控制器、第四坐標(biāo)變換器和電機側(cè)變流器；電機側(cè)電壓測量器檢測電機側(cè)電壓并輸出電機側(cè)電壓參數(shù)給電機側(cè)有功控制器，電機側(cè)功率測量器檢測電機側(cè)功率并輸出電機側(cè)功率參數(shù)給電機側(cè)有功控制器，電機側(cè)有功控制器基于電機側(cè)電壓參數(shù)和電機側(cè)功率參數(shù)產(chǎn)生電機側(cè)有功控制參數(shù)輸出給電機側(cè)電流控制器，電機側(cè)電流測量器檢測電機側(cè)電流并輸出電機側(cè)電流參數(shù)給第三坐標(biāo)變換器，第三坐標(biāo)變換器對電機側(cè)電流參數(shù)做相位變換并輸出經(jīng)相位變換的電機側(cè)電流參數(shù)給電機側(cè)電流控制器，電機網(wǎng)側(cè)電流控制器根據(jù)電機側(cè)有功控制參數(shù)和經(jīng)相位變換的電機側(cè)電流參數(shù)產(chǎn)生電機側(cè)電流控制信號并輸出給第四坐標(biāo)變換器，第四坐標(biāo)變換器對電機側(cè)電流控制信號做相位變換并輸出經(jīng)相位變換的電機側(cè)電流控制信號給電機側(cè)變流器。
6.如權(quán)利要求5所述的永磁直驅(qū)風(fēng)電機組的仿真裝置，其特征在于，所述電網(wǎng)側(cè)仿真設(shè)備還包括 保護器，保護器連接到電網(wǎng)側(cè)電壓測量器，保護器監(jiān)測電網(wǎng)側(cè)電壓并進(jìn)行保護； 電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)，電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)檢測電網(wǎng)側(cè)電流的相位并將相位參數(shù)輸出給第一坐標(biāo)變換器和第二坐標(biāo)變換器。
7.如權(quán)利要求5所述的永磁直驅(qū)風(fēng)電機組的仿真裝置，其特征在于，所述電機側(cè)仿真設(shè)備還包括 最大功率跟蹤器，最大功率跟蹤器檢測電機側(cè)的最大功率并輸出最大功率參數(shù)給電機側(cè)有功控制器； 電機側(cè)鎖相環(huán)，電機側(cè)鎖相環(huán)檢測電機側(cè)電流的相位并將相位參數(shù)輸出給第三坐標(biāo)變換器和第四坐標(biāo)變換器。
專利摘要本實用新型揭示了一種永磁直驅(qū)風(fēng)電機組的仿真裝置，包括風(fēng)力發(fā)電機組和全功率變流器。風(fēng)力發(fā)電機組包括槳距控制器、風(fēng)力機、軸系控制器和永磁同步發(fā)電機，其中風(fēng)力機具有風(fēng)輪，槳距控制器調(diào)節(jié)風(fēng)輪槳葉的角度，軸系控制器調(diào)節(jié)風(fēng)輪輸出軸轉(zhuǎn)速，風(fēng)力機驅(qū)動永磁同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子。全功率變流器連接到永磁同步發(fā)電機，永磁同步發(fā)電機通過全功率變流器連接到電網(wǎng)。本實用新型的永磁直驅(qū)風(fēng)電機組的仿真裝置可以仿真實現(xiàn)以下功能控制發(fā)電機與電網(wǎng)之間有功無功的交換、控制機組發(fā)出的有功功率追蹤風(fēng)電機組的最優(yōu)運行點或者在高風(fēng)速情況下限制風(fēng)電機組出力。
文檔編號H02J3/46GK202696173SQ201220129609
公開日2013年1月23日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者馮煜堯, 仇成, 秦曠宇, 楊增輝 申請人:上海市電力公司, 華東電力試驗研究院有限公司