【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及抽水蓄能，具体为一种全功率变速抽蓄机组实验平台。
技术介绍
1、抽水蓄能技术，即利用水作为储能介质，通过电能与势能相互转化，实现电能的储存和管理。利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电。新能源装机容量及比例逐步提高给电力系统的安全稳定灵活运行带来了诸多不利影响，发展储能技术也就成为了当务之急。而抽水蓄能作为目前技术最为成熟，经济性最好的储能技术，受到了世界各国的广泛关注，也成为了我国重点扶持的对象。
2、我国抽水蓄能电站几乎全部采用定速抽蓄机组，其工作模式较为固定，尚不足以应对电网近年来出现的大规模新能源快速功率波动的问题。相比传统的定速抽蓄机组，变速抽水蓄能机组效率更高、运行更灵活、响应更迅速。而在变速抽蓄机组中，又以全功率变速抽蓄机组调节范围最广，响应速度最快，因而其也受到了国际社会的普遍关注。
3、然而，国内外关于全功率变速抽蓄机组的相关研究尚处于起步阶段，针对机组内部复杂的水-机-电耦合物理过程的认识尚不够清晰。且受限于各物理过程时间尺度差异较大，仿真实验及硬件在环实验均不能较为准确地反映机组的全阶物理特性，因此需要开展相关实物实验。然而，现有实物实验平台一般采用等比例缩小的水泵水轮机来还原机组的水力特性，其配套设施复杂，建造成本较高，占地空间较大且实验较为困难，在电气领域相关高校及研究机构中难以推广。因此，在保障实物实验结果较高准确性的前提下，实现实验平台的简易化与轻量化，成为本领域的重点问题之一。
4、因此，本专利技术提供一种全功率变
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种全功率变速抽蓄机组实验平台，本专利技术中，能够开展全功率变速抽蓄机组抽水及发电工况各控制策略下的实物实验，相较于采用真实水泵水轮机的传统实验平台，本专利技术在保障实验结果较高准确性的基础上，经济性与便捷性均有较大提升。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术提供了一种全功率变速抽蓄机组实验平台，包括永磁同步电机a、永磁同步电机b、变流器a、变流器b、变流器c、变流器d、直流电压传感器、转矩传感器、转速传感器、控制器和计算机；
4、所述永磁同步电机a用于模拟抽蓄机组中的发电电动机；
5、所述永磁同步电机b用于模拟抽蓄机组中的水泵水轮机；
6、所述变流器a、变流器c连接有电网，用于稳定电容电压；
7、所述变流器b用于控制永磁同步电机a的转速或功率；
8、所述变流器d用于控制永磁同步电机b的电磁转矩；
9、所述直流电压传感器、转矩传感器、转速传感器用于检测相关物理量并输入控制器；
10、所述控制器用于控制变流器a、变流器b、变流器c、变流器d实现全功率变速抽蓄机组动态特性的模拟；
11、所述计算机用于向控制器输入参数及指令及实验数据的汇总与分析。
12、本专利技术进一步的设置为：所述永磁同步电机a用于模拟全功率变速抽蓄机组中的发电电动机；所述永磁同步电机b用于模拟全功率变速抽蓄机组中的水泵水轮机；所述永磁同步电机a、永磁同步电机b经转矩传感器相连。
13、本专利技术进一步的设置为：所述变流器a与变流器b背靠背连接，所述变流器c与变流器d背靠背连接；所述变流器a、变流器b、变流器c、变流器d均接收控制器指令。
14、本专利技术进一步的设置为：所述变流器b连接永磁同步电机a，视当前控制策略控制永磁同步电机a的转速或功率；
15、所述变流器d连接永磁同步电机b，用于控制永磁同步电机b的电磁转矩，以实现对机组水力特性的模拟；
16、所述变流器a、变流器c连接电网，用于控制电容电压。
17、本专利技术进一步的设置为：所述控制器包含转速控制、功率控制及直接转矩控制功能模块，其内部各功能模块的关系可根据机组控制策略的改变而切换。
18、本专利技术进一步的设置为：所述控制器能够根据计算机的输入指令，实现变流器a、变流器b、变流器c、变流器d的协调控制，以模拟全功率变速抽蓄机组的动态特性。
19、本专利技术进一步的设置为：所述计算机用于为控制器提供指令及机组各控制参数，并进行实验数据的整理、分析及可视化工作。
20、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
21、(1)本专利技术在保障全功率变速抽蓄机组实物实验结果较高准确性的前提下，实现了实验平台的简易化与轻量化，为该类平台的推广及商业化提供了便利；
22、(2)由于本专利技术中水泵水轮机及引水系统的物理特性只取决于控制器中的相关数据，因此本实验平台也可在不改变任何硬件条件的基础上研究不同水泵水轮机型号及不同引水系统结构对机组运行特性的影响，这是采用真实水泵水轮机及引水系统的实验平台所不具备的。
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1.一种全功率变速抽蓄机组实验平台，其特征在于：包括永磁同步电机a(1)、永磁同步电机b(2)、变流器a(6)、变流器b(7)、变流器c(10)、变流器d(11)、直流电压传感器(12)、转矩传感器(3)、转速传感器(4)、控制器(5)和计算机(9)；
2.根据权利要求1中所述的一种全功率变速抽蓄机组实验平台，其特征在于：所述永磁同步电机a(1)用于模拟全功率变速抽蓄机组中的发电电动机；所述永磁同步电机b(2)用于模拟全功率变速抽蓄机组中的水泵水轮机；所述永磁同步电机a(1)、永磁同步电机b(2)经转矩传感器(3)相连。
3.根据权利要求2中所述的一种全功率变速抽蓄机组实验平台，其特征在于：所述变流器a(6)与变流器b(7)背靠背连接，所述变流器c(10)与变流器d(11)背靠背连接；所述变流器a(6)、变流器b(7)、变流器c(10)、变流器d(11)均接收控制器(5)指令。
4.根据权利要求3中所述的一种全功率变速抽蓄机组实验平台，其特征在于：所述变流器b(7)连接永磁同步电机a(1)，视当前控制策略控制永磁同步电机a(1)的转速或功率；<...
【技术特征摘要】
1.一种全功率变速抽蓄机组实验平台，其特征在于：包括永磁同步电机a(1)、永磁同步电机b(2)、变流器a(6)、变流器b(7)、变流器c(10)、变流器d(11)、直流电压传感器(12)、转矩传感器(3)、转速传感器(4)、控制器(5)和计算机(9)；
2.根据权利要求1中所述的一种全功率变速抽蓄机组实验平台，其特征在于：所述永磁同步电机a(1)用于模拟全功率变速抽蓄机组中的发电电动机；所述永磁同步电机b(2)用于模拟全功率变速抽蓄机组中的水泵水轮机；所述永磁同步电机a(1)、永磁同步电机b(2)经转矩传感器(3)相连。
3.根据权利要求2中所述的一种全功率变速抽蓄机组实验平台，其特征在于：所述变流器a(6)与变流器b(7)背靠背连接，所述变流器c(10)与变流器d(11)背靠背连接；所述变流器a(6)、变流器b(7)、变流器c(10)、变流器d(11)均接收控制器(5)指令。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：张远志，栾一航，孙建军，查晓明，庄凯勋，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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