一種永磁同步風力發電系統的制作方法

本實用新型屬于電力教學設備技術領域，具體涉及一種永磁同步風力發電系統。

背景技術：

目前風力發電的成本已接近于火力發電的成本，且對環境幾乎沒有污染，是一種清潔的綠色能源，因此風力發電越來越受到廣泛重視。變速恒頻風力發電技術能夠實現最大功率追蹤，提高系統的效率，成為目前風力發電的主流。雙饋風力發電系統和直驅式永磁同步風力發電系統是兩種典型的變速恒頻風力發電系統。后者因其省去了齒輪箱，采用全功率的變換器，具有效率高、對電網異常的適應力強等特點，逐漸成為研究熱點。

然而在實驗教學領域中，針對風力發電的教學實訓裝置并不多見，尤其是對永磁同步風力發電的研究裝置。實際的永磁同步風力發電系統結構復雜龐大，無法使學生進行實際操作，達不到實訓研究的目的。

專利模擬風力發電教學裝置(公開號：CN102663940A)公開了一種包括塔柱、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軌電機設備，以及供導軌電機設備運動的導軌，所述導軌電機設備內部設有導軌電機，所述導軌電機軸通過皮帶傳動與滾軸的一端連接，代替兩軸之間采用的齒輪傳動，滾軸的另一端位于導軌上運動，且所述滾軸與導軌接觸的外部設有橡膠來與導軌軟連接，可有效減少機器運行時的噪音，適合教學。但是該裝置對風力發電方向的針對性不強，實驗演示單一，無法系統地學習研究永磁同步風力發電。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種永磁同步風力發電系統，針對性強、功能完善、演示實驗眾多，便于現場實訓教學研究。

本實用新型提供了如下的技術方案：

一種永磁同步風力發電系統，包括相互連接的永磁發電機組、并網變流器和監控上機位，所述永磁發電機組包括底座和安裝在所述底座上的三相異步變頻調速電動機和永磁同步發電機，所述三相異步變頻調速電動機和所述永磁同步發電機之間設有聯軸器，所述并網變流器包括機柜和設在所述機柜內的變頻器、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速電動機連接，所述變流器連接所述永磁同步發電機，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控上機位。

優選的，所述永磁發電機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電機轉子，測量發電機實時轉速。

優選的，所述三相異步變頻調速電動機上設有定子轉子接線盒，所述傳感器通過所述定子轉子接線盒連接所述三相異步變頻調速電動機的定子轉子，測量電動機的電壓和電流。

優選的，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側變流器和網側變流器，所述機側變流器連接所述永磁同步發電機，所述網側變流器連接電網系統的變壓器，所述機側變流器和所述網側變流器分別連接所述處理器。

優選的，所述處理器采用32位定點數字信號處理器，所述32位定點數字信號處理器與所述雙PWM變流器之間設有驅動電路，所述處理器通過所述驅動電路控制驅動所述雙PWM變流器。

優選的，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，采集機側、直流側和電網側電壓和電流信號，采用溫度傳感器測量機側、網側變流器的溫度，方便實時監測變流器的溫度。

本實用新型的有益效果是：采用永磁風力發電機組，針對永磁同步風力發電課題實驗研究性強；采用雙PWM變流器，控制靈活，既可以控制發電機電流也可以控制電網電流，可以靈活地選擇直流母線電壓、控制風能最大跟蹤以及有功功率無功功率的控制；通過監控上機位可以方便的通過控制變頻器實現三相異步變頻調速電動機的轉速調節模擬風機出力，達到實驗效果，便于教學實訓操作。

附圖說明

附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本實用新型的實施例一起用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的限制。在附圖中：

圖1是本實用新型系統結構示意圖；

圖2是本實用新型的永磁同步風力發電機組結構示意圖；

圖3是永磁同步風力發電系統主電路拓撲示意圖；

圖4是永磁同步發電機電壓功率曲線；

圖中標記為：1.底座；2.三相異步變頻調速電動機；21.定子轉子接線盒；3.永磁同步發電機；4.增量式編碼器；5.聯軸器。

具體實施方式

如圖1所示，一種永磁同步風力發電系統，包括相互連接的永磁發電機組、并網變流器和監控上機位，通過本系統可在室內環境下模擬兆瓦級永磁同步風力發電系統，研究永磁風力發電的風速曲線變化、發電機并網與脫網功能、風力機模擬、功率調節和MPPT 最大功率點跟蹤功能等。

如圖2所示，永磁發電機組包括底座1和安裝在底座1上的三相異步變頻調速電動機2和永磁同步發電機3，三相異步變頻調速電動機2和永磁同步發電機3之間設有聯軸器5，永磁發電機組還包括增量式編碼器4，增量式編碼器4連接永磁同步發電機3轉子，測量發電機實時轉速。進一步地，三相異步變頻調速電動機2上設有定子轉子接線盒21，傳感器通過定子轉子接線盒21連接三相異步變頻調速電動機2的定子轉子，測量電動機的電壓和電流。

如圖3所示，并網變流器包括變頻器、變流器、傳感器和處理器，變頻器和三相異步變頻調速電動機連接，變流器連接永磁同步發電機，傳感器分別與變流器和處理器相連，處理器連接監控上機位。變流器采用雙PWM變流器，雙PWM變流器包括相互連接機側變流器和網側變流器，機側變流器連接永磁同步發電機3，網側變流器連接電網系統的變壓器，機側變流器和網側變流器分別連接處理器。處理器采用32位定點數字信號處理器，32位定點數字信號處理器與雙PWM變流器之間設有驅動電路，處理器通過驅動電路控制驅動雙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，采集機側、直流側和電網側電壓和電流信號，采用溫度傳感器測量機側、網側變流器的溫度，方便實時監測變流器的溫度。

如圖4所示，永磁同步風力發電模擬試驗系統采用變頻器控制調節三相變頻異步調速電機2模擬風力機，通過監控上機位控制變頻器輸出頻率來調節電動機的轉速，模擬不同風速來驅動永磁同步風力發電機3,使永磁同步風力發電機3模擬工作在不同風速工況下。整個系統諧波很少，既可以實現定子電流的正弦化(減小了發電機的功率波動， 并且也只有這樣才能夠應用發電機定子電流來分析發電機故障)也可以實現網側電流的正弦化。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。