[发明专利]风电机组运行控制教学模拟装置及其模拟方法

摘要

本发明涉及可再生能源技术的风能与动力工程教学领域，具体为风电机组运行控制教学模拟装置及其模拟方法。风电机组运行控制教学模拟装置，包括PLC控制器模块、工具箱、电源模块、实验面板区域、风轮特性模块、风电机组模型；PLC控制器模块通过连接线分别与实验面板区域、风轮特性模块、风电机组模型连接；电源模块分别为PLC控制器模块、实验面板区域、风轮特性模块提供电源。该装置用于教学模拟实验，通过PLC控制器模块和风轮特性模快，进行风电机组全自动运行控制编程，模拟真实的风电机组发电运行，实时观测到实验者自主设计风电机组的发电运行、控制策略及其控制运行仿真效果。

主权项

1.风电机组运行控制教学模拟装置，包括PLC控制器模块(1)、工具箱(2)、电源模块(3)、实验面板区域(4)、风轮特性模块(5)、风电机组模型(6)；所述的PLC控制器模块(1)通过连接线分别与实验面板区域(4)、风轮特性模块(5)、风电机组模型(6)连接；电源模块(3)分别为PLC控制器模块(1)、实验面板区域(4)、风轮特性模块(5)提供电源；所述的PLC控制器模块(1)，包括输入端口、输出端口、液晶屏、RS232接口，通过RS232接口与计算机连接；其特征在于：所述的实验面板区(4)包括启动条件模拟区(4.1)、运行状态模拟区(4.2)、安全系统模拟区(4.3)、模拟信号输入区(4.4)、故障报警模拟区(4.5)、变桨动作模拟区(4.6)、偏航动作模拟区(4.7)组成；启动条件模拟区(4.1)采用6个并联的开关与PLC控制器模块(1)的输入端口连接，分别模拟叶片位置、偏航、闸位、变流器、液压准备和变距机构这六个启动条件；运行状态模拟区(4.2)采用4个并联的开关与PLC控制器模块(1)的输出端口连接，分别模拟待机、开机、并网、停机这四个运行状态；还包括复位按钮和手/自动并网切换开关，与PLC控制器模块(1)的输入端口连接；安全系统模拟区(4.3)采用6个串联的开关，分别模拟发电机过载、控制器失步、急停、风轮超速、过振和发电机超速这六个安全问题，从而模拟实际风电机组的紧急安全链；模拟信号输入区(4.4)有两个旋钮，分别模拟风速和风向；风速由一个模拟输入信号来模拟风速大小，将输入电压信号转换为风速大小，PLC程序会根据模拟输入风速的大小，改变发电机转速，并显示在液晶屏上；风向由一个模拟输入信号来模拟发电机转速大小，将输入电压信号转换为风向大小；故障报警模拟区(4.5)采用5个并联的开关与PLC控制器模块(1)的输入端口连接，分别模拟偏航系统故障、液压系统故障、变距系统故障、电气保护故障和变流器故障这5个常见故障；变桨动作模拟区(4.6)采用变桨电机与PLC控制器模块(1)输出端口连接，通过调节顺时针变桨旋钮和逆时针变桨旋钮来模拟正变桨动作和负变桨动作；变桨角度由一个模拟输入信号来模拟，将输入电压信号转换为变桨角度；偏航动作模拟区(4.7)采用偏航电机与PLC控制器模块(1)输出端口连接，通过调节顺时针偏航旋钮和逆时针偏航旋钮来模拟正偏航动作和负偏航动作；偏航角度由一个模拟输入信号来模拟，将输入电压信号转换为偏航角度。