一种风力发电机控制模拟装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种风力发电机控制模拟装置，包括风力机单元、测量单元、反馈控制单元和PLC控制器，风力机单元包括电机驱动器、电动机、发电机和用电输出模块，测量单元包括电流互感器和采集电路模块，电流互感器与发电机的输出端耦合，电流互感器的输出端通过采集电路模块、高速同步数据总线与反馈控制单元相连，反馈控制单元包括电流反馈模块和风速反馈模块，电流反馈模块和风速反馈模块的输出端通过高速同步数据总线与PLC控制器的输入端相连，PLC控制器的输出端通过高速同步数据总线与电机驱动器的控制端相连。本实用新型专利技术能够实现风力发电机的控制模拟，实时性高、结构简单，能够为风力发电机智能故障预测的研发提供基础平台。

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机控制模拟装置
本技术涉及风力发电技术，具体涉及一种风力发电机控制模拟装置。
技术介绍
风力发电机智能故障预测技术是我国风力发电发展的需要，大力发展风电是我国的重大战略决策，也是中国社会经济可持续发展的客观要求。我国是目前世界上增长速度最快的风力发电市场。国家能源局决定力争“十三五”每年新增风电装机2000万千瓦，确保实现到2020年风电装机2亿千瓦、年发电量3900亿千瓦时的目标，达到上百万台风力发电机的产量。然而，大批兆瓦级新型风电机组产品匆忙投入规模化生产运行，质量和运行可靠性问题突出.多年来，因风机质量和维护水平等因素，我国有一大批风力发电机的累计正常工作时间不超过1000小时，维护损耗十分惊人。质量和维护问题成为风电场未能达到预期发电量的主要原因之一，增加了技术和经济风险，并将严重危害我国风电设备制造业的长远发展和大批风电场的稳定运行。风力发电机智能故障预测的关键是尽早检测出风力发电系统的微小异常，预测系统在该异常情况下可运行的期限。现有的风力发电机故障预测技术多在研制由昂贵和复杂的传感器组成的风力发电机状态监控装置，且需要打孔安装。传感器的位置变动常影响到监控的效果。此外，这些系统还未能预测风力发电机的剩余寿命，所以风力发电市场无法实现维护维修计划的优化。因此，风力发电机控制模拟装置对于风力发电机智能故障预测具有非常关键的意义，如何实现风力发电机控制模拟，已经成为一项亟待解决的关键技术问题。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种风力发电机控制模拟装置，本技术能够实现风力发电机的控制模拟，实时性高、结构简单，能够为风力发电机智能故障预测的研发提供基础平台。为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：一种风力发电机控制模拟装置，包括风力机单元、测量单元、反馈控制单元和PLC控制器，所述风力机单元包括依次相连的电机驱动器、电动机、发电机和用电输出模块，所述测量单元包括电流互感器和采集电路模块，所述电流互感器与发电机的输出端耦合布置，且所述电流互感器的输出端通过采集电路模块以及高速同步数据总线与反馈控制单元相连，所述反馈控制单元包括电流反馈模块和风速反馈模块，所述电流反馈模块和风速反馈模块的输出端通过高速同步数据总线与PLC控制器的输入端相连，所述PLC控制器的输出端通过高速同步数据总线与电机驱动器的控制端相连。优选地，所述用电输出模块包括继电器和整流器，所述发电机的输出端依次通过继电器、整流器和负载相连。优选地，所述PLC控制器的供电端还连接有保护模块。优选地，所述保护模块为断路器。本技术的风力发电机控制模拟装置能够采集电动机电流，基于采集的电动机电流以及风速来实现对电动机的闭环控制，从而为各种风力发电机控制方法提供基础的运行和测试平台，可为模拟风力发电机智能故障预测提供基础硬件，具有下述优点：1、本技术的成本远低于现有的建立在大量传感器上的风力发电机状态监控装置；2、本技术无需添加额外的传感器；3、本技术系统简单，便于操作，本技术的可以直接接入现有监测控制与数据采集系统；或者本技术也可以设计成单独产品，直接接入已有的功率信号，增加产品的附加价值；4、本技术的可监测任何与功率信号相关的部件，此优点是其在未来市场中的优势。5、本技术的能够有效帮助运行和维护维修人员了解风力发电机的工作情况，保证风力发电机的正常运行。6、本技术可广泛应用于各种风力发电机智能故障预测装置。附图说明图1为本技术实施例的结构示意图。图例说明：1、风力机单元；11、电机驱动器；12、电动机；13、发电机；14、用电输出模块；141、继电器；142、整流器；2、测量单元；21、电流互感器；22、采集电路模块；3、反馈控制单元；31、电流反馈模块；32、风速反馈模块；4、PLC控制器；5、保护模块。具体实施方式如图1所示，本实施例的风力发电机控制模拟装置包括风力机单元1、测量单元2、反馈控制单元3和PLC控制器4，风力机单元1包括依次相连的电机驱动器11、电动机12、发电机13和用电输出模块14，测量单元2包括电流互感器21和采集电路模块22，电流互感器21与发电机13的输出端耦合布置，且电流互感器21的输出端通过采集电路模块22以及高速同步数据总线与反馈控制单元3相连，反馈控制单元3包括电流反馈模块31和风速反馈模块32，电流反馈模块31和风速反馈模块32的输出端通过高速同步数据总线与PLC控制器4的输入端相连，PLC控制器4的输出端通过高速同步数据总线与电机驱动器11的控制端相连。本实施例中，用电输出模块14包括继电器141和整流器142，发电机13的输出端依次通过继电器141、整流器142和负载相连，其中负载既可以集成在本实施例装置中，也可以现场采用常见的用电设备。本实施例中，继电器141选用施耐德公司的RXM4AB2BDDC24V型继电器；整流器142选用具有整流功能的江苏乃尔风电的FW10-48-A型发电机充电控制器。风力机单元1用于将电能通过电机驱动器11、电动机12转换为机械能，在传动发电机13进行发电再转换回电能并通过用电输出模块14的输出，从而实现风力发电机控制模拟装置实现了能量的转换回路，最终发电机13输出的交流电通过继电器141和整流器142后被输出直流电，且将直流电输出给负载。本实施例中，电机驱动器11选用一能机电的BLDH-750A型电机驱动器，电动机12选用时代超群的80BL145S55-3130TK0型电动机，发电机13选用江苏乃尔风电的NE-30024V型发电机。测量单元2用于基于电流互感器21和采集电路模块22采集电动机12的输出端电流并输出给反馈控制单元3。本实施例中，电流互感器21具体选用上海长征的BH-0.6650/50.2型电流互感器，采集电路模块22采用具有电流采集功能的斯达森的SMT18N5型能量检测模块实现。反馈控制单元3用于对PLC控制器4的反馈量给定。电流反馈模块31用于将测量单元2输出的电流转换为数字信号后作为反馈量输出给PLC控制器4；风速反馈模块32用于直接生成模拟风力发电机的风轮的风速数字信号后作为反馈量输出给PLC控制器4。PLC控制器4用于根据电流反馈模块31输出的电流和风速反馈模块32输出的风速实现对发电机13的闭环控制，需要说明的是，对发电机13的闭环控制为风力发电机常用的控制技术，具体方式有PID控制、PI控制、PD控制以及各类自定的控制算法，本实施例的风力发电机控制模拟装置并不依赖于任意一种特定的控制算法。本实施例中，PLC控制器4选用西门子公司的S7-12001214C型PLC控制器实现。本实施例中，PLC控制器4的供电端还连接有保护模块5。本实施例中，保护模块5为断路器，断路器能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。可用来分配电能，不频繁地启动电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路。本实施例中，断路器选用德力西的HDBE1P10A/HDBE2P10A/HDBE2P32A实现。本实施例中，高速同步数据总线为由光纤网络组成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机控制模拟装置，其特征在于：包括风力机单元（1）、测量单元（2）、反馈控制单元（3）和PLC控制器（4），所述风力机单元（1）包括依次相连的电机驱动器（11）、电动机（12）、发电机（13）和用电输出模块（14），所述测量单元（2）包括电流互感器（21）和采集电路模块（22），所述电流互感器（21）与发电机（13）的输出端耦合布置，且所述电流互感器（21）的输出端通过采集电路模块（22）以及高速同步数据总线与反馈控制单元（3）相连，所述反馈控制单元（3）包括电流反馈模块（31）和风速反馈模块（32），所述电流反馈模块（31）和风速反馈模块（32）的输出端通过高速同步数据总线与PLC控制器（4）的输入端相连，所述PLC控制器（4）的输出端通过高速同步数据总线与电机驱动器（11）的控制端相连。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机控制模拟装置，其特征在于：包括风力机单元（1）、测量单元（2）、反馈控制单元（3）和PLC控制器（4），所述风力机单元（1）包括依次相连的电机驱动器（11）、电动机（12）、发电机（13）和用电输出模块（14），所述测量单元（2）包括电流互感器（21）和采集电路模块（22），所述电流互感器（21）与发电机（13）的输出端耦合布置，且所述电流互感器（21）的输出端通过采集电路模块（22）以及高速同步数据总线与反馈控制单元（3）相连，所述反馈控制单元（3）包括电流反馈模块（31）和风速反馈模块（32），所述电流反馈模块（31）和风速反馈模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：向健平，凌永志，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：新型
国别省市：湖南,43