专利名称：实验室风力发电变流控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及实验室模拟教材，具体说是一种实验室风力发电变流控制装置。
背景技术：
在直驱风力发电机系统中，由于发电机侧幅值和频率总在变化，需要先通过整流将交流功率变换成直流功率，目前总体可分为不可控整流和可控整流两种方案。在可控整流的方案中常采用PWM整流方案，可实现稳定的直流电压输出，且输出的电流波形良好，功率因数可调，具备四象限运行能力，然而其结构和控制方法较为复杂， 成本较高，不适合低沉本的小功率风力发电机组。
发明内容综上所述，本实用新型的目的在于提供一种实验室风力发电变流控制装置。本实用新型的目的是通过以下技术来实现的一种实验室风力发电变流控制装置，是由电动机、发电机、整流器、电瓶、逆变器、 负载、变频器、PLC主机、电源、电源开关、电磁阀和液压泵组成，发电变流系统的连接电动机连接发电机；发电机连接整流器；整流器连接电瓶； 电瓶连接逆变器；逆变器连接负载；控制系统的连接PLC主机连接变频器和电磁阀；电源开关连接PLC主机和电源； 液压泵连接电动机；发电机与整流器的连接线路上有电流表A1和电压表VI ;整流器与电瓶的连接线路上有电流表A2和电压表V2 ;逆变器与负载的接线路上有电流表A3和电压表V3。本实用新型研究了变风速情况下变流控制系统如何保证向负载稳定输送电能的技术。主要设计了不可控整流电路与SPWM逆变电路组成的变流装置，并通过研究该装置模拟变风速条件下电能的输出特性。实现了小型风力发电机组运行中变流过程的室内模拟。 填补了新能源人力资源培训教学设备方面的空白，也可为风力发电机组变流控制研究提供科研平台。本实用新型的优点及有益效果1、正弦波特性输出纯正弦波相对于方波或修正弦波(阶梯波)具有更强的带负载效果和带负载能力。设备可带感性负载和其他任何类型的通用交流负载，带冰箱、电视机和收音机等设备无干扰和噪音，且不会影响负载设备的性能和寿命。2、稳定性高由于逆变器具有过压、欠压、过载、过热、短路、反接等完善的保护功能，以确保系统的稳定性。3、数字化智能控制核心器件采用功能强大的单片机进行控制，使得外围电路结构简单，且控制方式和控制策略灵活强大，从而确保了优异的性能和稳定性。4、可选市电切换如选择市电切换功能，则在蓄电池欠压或逆变出现故障的状态下，设备可将负载自动切换到市电供电，从而保障了系统的供电稳定性。[0016]5、本实用新型采取不可控整流桥整流直流，将风力发电机发出的变压变频的交流电转化为直流电，具有工作稳定，控制简单，成本低廉等优点，适合中小功率场合。
图1为本实用新型的示意图。图中1_电动机2-发电机3-整流器4-电瓶5-逆变器6-负载7_变频器8-PLC主机9-电源10-电源开关11-电磁阀12-液压泵
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明如图1所示，一种实验室风力发电变流控制装置，是由电动机1、发电机2、整流器
3、电瓶4、逆变器5、负载6、变频器7、PLC主机8、电源9、电源开关10、电磁阀11和液压泵 12组成，发电变流系统的连接电动机1连接发电机2 ;发电机2连接整流器3 ;整流器3连接电瓶4 ;电瓶4连接逆变器5 ;逆变器5连接负载6 ;控制系统的连接PLC主机8连接变频器7和电磁阀11 ;电源开关10连接PLC主机8和电源9 ;液压泵12连接电动机1 ;发电机2与整流器3的连接线路上有电流表A1和电压表VI ;整流器3与电瓶4的连接线路上有电流表A2和电压表V2 ;逆变器5与负载6的接线路上有电流表A3和电压表 V3。实施例控制部分核心为一西门子S7-224XP PLC，通过PLC主机8控制变频器7来调节电机的转速，模拟风速变化。首先由电动机1带动发电机2和风车叶片转动，模拟风力发电。 将发出的交流电通过整流器3转化为24V直流电并存储到电瓶4中备用。相应地，逆变器 5又可以将整流出来的直流电及电瓶4提供的24V电逆变为220V交流电供负载6使用，本装置中负载6为白炽灯泡。实验桌上的显示单元可实时显示发电电压VI、发电电流A1、充电电压V2、充电电流A2、逆变电压V3、逆变电流A3。整流器3还带有压流负载，当电瓶4充满电后，发出的电将自动被分压负载6消耗掉，避免了对设备的损坏。在电瓶4未满时，过压负载6不工作。发电机组由电动机1带动发电机2和风机叶片旋转模拟发电，电动机1采用380V 三相异步电机，发电机2为三相交流发电机。液压刹车系统主要由液压泵12和一个刹车制动油缸组成，通过电源9和电源开关10控制电磁阀11的动作来完成刹车制动和刹车复位动作。我们用PLC主机8通过变频器7控制电动机1，使电动机1转速随机变化，相应的与电动，1同轴连接的发电机2转速也随机变化，那么发电机2将输出不稳定交流电；发电机2所发出来的不稳定交流电输送至不可控元件组成的整流桥整流，再将整流后的交流输送至蓄电池充电，在此过程中由单片组成的控制电路及保护电路实时监测整流输出，出现过压过载或欠电压状况立即切断开关电路停止充电，在过载情况下卸荷，即切断整流电路与发电机之间的联系。本实用新型用IGBT组成桥式电路实现逆变，逆变后经LC电路滤波输送至负载。 SPWM控制电路及保护电路根据输出电压控制IGBT脉冲以实现稳压恒频。最后变压器输出，输出后再送到稳压电路，保护电路，送给负载6使用。
权利要求1. 一种实验室风力发电变流控制装置，是由电动机(1)、发电机(2)、整流器(3)、电瓶(4)、逆变器(5)、负载(6)、变频器(7)、PLC主机(8)、电源(9)、电源开关(10)、电磁阀(11) 和液压泵(12)组成，其特征在于发电变流系统的连接电动机⑴连接发电机⑵；发电机⑵连接整流器⑶；整流器⑶连接电瓶⑷；电瓶⑷连接逆变器(5);逆变器(5)连接负载(6)；控制系统的连接PLC主机⑶连接变频器(7)和电磁阀(11);电源开关(10)连接PLC 主机⑶和电源(9);液压泵(12)连接电动机(1)。
专利摘要一种实验室风力发电变流控制装置，是由电动机、发电机、整流器、电瓶、逆变器、负载、变频器、PLC主机、电源、电源开关、电磁阀和液压泵组成，电动机连接发电机；发电机连接整流器；整流器连接电瓶；电瓶连接逆变器；逆变器连接负载；PLC主机连接变频器和电磁阀；电源开关连接PLC主机和电源；液压泵连接电动机；该实用新型研究了变风速情况下变流控制系统如何保证向负载稳定输送电能的技术。主要设计了不可控整流电路与SPWM逆变电路组成的变流装置，并通过研究该装置模拟变风速条件下电能的输出特性。实现了小型风力发电机组运行中变流过程的室内模拟。填补了新能源人力资源培训教学设备方面的空白，也可为风力发电机组变流控制研究提供科研平台。
文档编号G09B25/02GK202352218SQ201120232748
公开日2012年7月25日 申请日期2011年7月1日 优先权日2011年7月1日
发明者张俊妍, 程明杰, 薛仰全, 裴兴林 申请人:酒泉职业技术学院