專利名稱：基于dSPACE的風(fēng)電機(jī)組整機(jī)控制半實(shí)物仿真平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及到一種基于dSPACE的風(fēng)電機(jī)組整機(jī)控制半實(shí)物仿真平臺(tái)。
背景技術(shù)：
隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在世界范圍內(nèi)的飛速發(fā)展，為降低風(fēng)力發(fā)電成本、提高風(fēng)能利用效率，風(fēng)電機(jī)組的容量越來(lái)越大，這對(duì)風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)制造、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及風(fēng)電相關(guān)設(shè)備提出了更高的要求，相關(guān)課題的研究也不斷增多。在研發(fā)過(guò)程中，傳統(tǒng)的實(shí)物測(cè)試調(diào)試盡管是很必要，然而，在風(fēng)電機(jī)組相關(guān)技術(shù)的開發(fā)過(guò)程尤其是大型風(fēng)電機(jī)組，風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試受 到了極大的限制風(fēng)電場(chǎng)氣象條件的不定性、高昂的風(fēng)電場(chǎng)測(cè)試費(fèi)用、大量的人力資源耗費(fèi)以及調(diào)試的極不方便都極大的制約了風(fēng)電技術(shù)的開發(fā)調(diào)試。正因?yàn)轱L(fēng)電設(shè)備研發(fā)過(guò)程中風(fēng)電場(chǎng)實(shí)驗(yàn)調(diào)試的困難，因此在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)進(jìn)行仿真研究成為研究風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的重要手段。由于半實(shí)物仿真技術(shù)具有實(shí)時(shí)性、真實(shí)性、研究效果好等優(yōu)點(diǎn)，而dSPACE能夠與MATLAB/simulink進(jìn)行無(wú)縫連接，可作為控制原型和硬件在回路仿真模型，因此在實(shí)驗(yàn)室條件下設(shè)計(jì)并搭建一套風(fēng)基于dSPACE的風(fēng)力發(fā)電半實(shí)物仿真平臺(tái)以供風(fēng)力發(fā)電技術(shù)開發(fā)與研究，并在此平臺(tái)上對(duì)風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)進(jìn)行理論研究與分析探討很有必要性。

發(fā)明內(nèi)容
為解決以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于dSPACE的風(fēng)電機(jī)組整機(jī)控制半實(shí)物仿真平臺(tái)。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)基于dSPACE的風(fēng)電機(jī)組整機(jī)控制半實(shí)物仿真平臺(tái)，該平臺(tái)包括外部信號(hào)模擬部分、電機(jī)對(duì)拖平臺(tái)部分、網(wǎng)側(cè)變流器及電網(wǎng)模擬部分、偏航系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)和主控系統(tǒng)，所述外部信號(hào)模擬部分、電機(jī)對(duì)拖平臺(tái)部分、網(wǎng)側(cè)變流器及電網(wǎng)模擬部分、偏航系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)通過(guò)風(fēng)機(jī)控制總線與所述主控系統(tǒng)連接。進(jìn)一步，其特征在于，所述外部信號(hào)模擬部分包括工控機(jī)和第一 dSPACE模塊，所述工控機(jī)用來(lái)設(shè)置和顯示環(huán)境參數(shù)，所述第一 dSPACE模塊根據(jù)工控機(jī)設(shè)置的環(huán)境參數(shù)，實(shí)時(shí)計(jì)算出發(fā)電機(jī)軸向力矩、偏航負(fù)載力矩、變槳負(fù)載力矩、電網(wǎng)變化數(shù)據(jù)。進(jìn)一步，所述電機(jī)對(duì)拖平臺(tái)包括第一變頻器、原動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量模擬單元、異步電機(jī)和第二變頻器，所述轉(zhuǎn)動(dòng)慣量模擬單元包括飛輪，該飛輪同軸設(shè)置有轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器，所述第一變頻器和異步電機(jī)作為原動(dòng)機(jī)模擬風(fēng)輪，通過(guò)飛輪與模擬發(fā)電機(jī)另一臺(tái)變頻器和異步電機(jī)相連，飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以改變，用來(lái)模擬不同的風(fēng)輪。進(jìn)一步，所述網(wǎng)側(cè)變流器及電網(wǎng)模擬部分主要包括用來(lái)模擬電網(wǎng)電壓跌落對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的影響以及風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率的波動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響的第二 dSPACE模塊。進(jìn)一步，所述偏航系統(tǒng)包括偏航電機(jī)，偏航角度計(jì)數(shù)器，扭攬傳感器。
進(jìn)一步，所述變槳系統(tǒng)包括直流伺服驅(qū)動(dòng)器、充電機(jī)、超級(jí)電容、開關(guān)電源、PLC和相應(yīng)的傳感器。進(jìn)一步，所述主控系統(tǒng)使用I. 5MW機(jī)組主控柜，主控柜中配備有主控PLC，顯示屏和設(shè)置鍵盤，以及機(jī)組中必需的接觸器、空氣開關(guān)，主控系統(tǒng)通過(guò)CANOPEN與模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組部分中的各個(gè)子系統(tǒng)相連。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn) 在于該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠準(zhǔn)確模擬環(huán)境、電網(wǎng)的變化、風(fēng)輪機(jī)輸出特性、變流和控制系統(tǒng)及偏航、變槳等其它關(guān)鍵零部件模型，可以模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在不同環(huán)境和條件下的運(yùn)行情況；同時(shí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行中的機(jī)組動(dòng)靜態(tài)性能的計(jì)算與仿真；能夠?qū)C(jī)組的運(yùn)行情況做出評(píng)估，為提高風(fēng)電系統(tǒng)的效率，穩(wěn)定性以及可靠性的理論研究工作提供有力的支撐。


圖I為風(fēng)電機(jī)組整機(jī)控制半實(shí)物仿真平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為電機(jī)對(duì)托平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為偏航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的闡述。圖I表示風(fēng)電機(jī)組整機(jī)控制半實(shí)物仿真平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。該平臺(tái)包括外部信號(hào)模擬部分、電機(jī)對(duì)拖平臺(tái)部分、網(wǎng)側(cè)變流器及電網(wǎng)模擬部分、偏航系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)和主控系統(tǒng)。所述外部信號(hào)模擬部分包括工控機(jī)I和dSPACE模塊2，所述工控機(jī)I有參數(shù)設(shè)置顯示界面，包括風(fēng)速、風(fēng)向設(shè)置，環(huán)境溫度設(shè)置、電網(wǎng)電壓、頻率設(shè)置，通過(guò)工控機(jī)設(shè)置并模擬機(jī)組內(nèi)部分傳感器信號(hào)，如振動(dòng)信號(hào)、關(guān)鍵溫度信號(hào)、閘片位置及磨損信號(hào)等，各種參數(shù)可以實(shí)時(shí)設(shè)置、改變，或按照事先設(shè)定的函數(shù)來(lái)產(chǎn)生，用來(lái)模擬環(huán)境的變化、以及某個(gè)故障的發(fā)生；dSPACE模塊2根據(jù)工控機(jī)設(shè)置的環(huán)境參數(shù)，實(shí)時(shí)計(jì)算出發(fā)電機(jī)軸向力矩、偏航負(fù)載力矩、變槳負(fù)載力矩、電網(wǎng)變化等數(shù)據(jù)，并通過(guò)環(huán)境控制總線傳遞到各個(gè)相關(guān)的模擬部分，完成對(duì)環(huán)境變化的模擬。 所述電機(jī)對(duì)拖平臺(tái)部分包括第一變頻器3、原動(dòng)機(jī)4、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量模擬5、異步電機(jī)6、第二變頻器7組成，其中所述轉(zhuǎn)動(dòng)慣量模擬單元包括飛輪，該飛輪同軸設(shè)置有轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器，詳細(xì)結(jié)構(gòu)可見圖2。變頻器3和原動(dòng)機(jī)4模擬風(fēng)輪，通過(guò)飛輪12與模擬發(fā)電機(jī)變頻器7和異步電機(jī)6相連，飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以改變，用來(lái)模擬不同的風(fēng)輪，飛輪的連軸器上裝有轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器。可以用一臺(tái)ABB變頻器根據(jù)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速控制拖動(dòng)異步電機(jī)(額定功率2. 2kW)的輸出轉(zhuǎn)矩，來(lái)完成模擬風(fēng)輪轉(zhuǎn)矩輸出的目的。用另一臺(tái)高性能變頻器控制另一臺(tái)異步電機(jī)(額定功率2. 2kff)模擬真實(shí)發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)變頻器不接電網(wǎng)，而是將直流輸出接入模擬風(fēng)輪變頻器的直流環(huán)節(jié)當(dāng)中。對(duì)拖平臺(tái)上安裝有飛輪以及轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器，直流環(huán)節(jié)中安裝有電壓電流傳感器。利用模擬發(fā)電機(jī)的變頻器和異步電機(jī)觀察功率輸出情況，可研究最大風(fēng)能跟蹤方法以及發(fā)電機(jī)的控制方法對(duì)整機(jī)工作情況以及對(duì)系統(tǒng)的影響；作為發(fā)電機(jī)的異步電機(jī)可替換為雙饋電機(jī)或永磁同步電機(jī)，用來(lái)研究針對(duì)不同電機(jī)的控制方法。所述外部信號(hào)模 擬部分和電機(jī)對(duì)拖平臺(tái)部分能夠?qū)︼L(fēng)速進(jìn)行模擬，模擬氣流的特性，產(chǎn)生與實(shí)際情況相符和風(fēng)速，風(fēng)向發(fā)生序列；能進(jìn)行風(fēng)輪轉(zhuǎn)矩計(jì)算，依據(jù)實(shí)時(shí)風(fēng)速、風(fēng)向信號(hào)以及電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速計(jì)算模擬的風(fēng)輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值；能進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)慣量模擬，在被模擬的風(fēng)輪加減速時(shí)，能體現(xiàn)出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩的影響，并可以通過(guò)控制算法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量部分虛擬實(shí)現(xiàn)，使仿真平臺(tái)在一個(gè)較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量下完成風(fēng)輪模擬；能進(jìn)行動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算，依據(jù)實(shí)時(shí)風(fēng)速、風(fēng)向信號(hào)，計(jì)算模擬的偏航、變槳裝置葉片動(dòng)態(tài)負(fù)載力矩信號(hào)。同時(shí)能夠監(jiān)測(cè)對(duì)拖平臺(tái)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速，拖動(dòng)電機(jī)輸入電壓、電流，發(fā)電機(jī)輸出電壓、電流、頻率，直流環(huán)節(jié)的電壓、電流等信號(hào)；向相關(guān)總線發(fā)送相應(yīng)參數(shù)；實(shí)現(xiàn)環(huán)境情況啟動(dòng)、復(fù)位、停止等功能。所述網(wǎng)側(cè)變流器及電網(wǎng)模擬部分主要為dSPACE模塊8，該dSPACE模塊8利用電網(wǎng)模擬裝置來(lái)評(píng)估電網(wǎng)電壓跌落對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的影響以及風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率的波動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響，并且通過(guò)該平臺(tái)研究如何減小二者之間的相互影響。主要模擬電網(wǎng)側(cè)變流器運(yùn)行，測(cè)量直流電壓、電流信號(hào)，根據(jù)主控指令模擬真實(shí)風(fēng)電變流器控制性能；模擬電網(wǎng)頻率信號(hào)、有功無(wú)功信號(hào)、模擬網(wǎng)側(cè)變流器三項(xiàng)電壓及電流信號(hào)、模擬產(chǎn)生電網(wǎng)報(bào)警信號(hào)。測(cè)量直流電壓、電流信號(hào)、電機(jī)輸出電壓、電流、頻率等信號(hào)，向發(fā)電機(jī)逆變器發(fā)出相關(guān)控制信號(hào)；接收主控從總線上發(fā)出的變流器控制信號(hào)設(shè)定值，接收主控從總線上發(fā)出的變流器無(wú)功設(shè)定值信號(hào)；向總線發(fā)出電網(wǎng)監(jiān)測(cè)信號(hào)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、轉(zhuǎn)矩信號(hào)、變流器直流電壓信號(hào)、變流器直流電流信號(hào)、模擬網(wǎng)側(cè)的三相電壓及電流信號(hào)、有功功率、無(wú)功功率、模擬產(chǎn)生各組件溫度信號(hào)、模擬產(chǎn)生故障信號(hào)；與按鈕連接，通過(guò)按鈕可以控制產(chǎn)生各項(xiàng)報(bào)警信號(hào)。所述偏航及變槳系統(tǒng)將采用真實(shí)的偏航及變槳裝置實(shí)現(xiàn)。所述偏航系統(tǒng)9由一部偏航電機(jī)，偏航角度計(jì)數(shù)器，扭攬傳感器組成，并且使用一部磁粉制動(dòng)器來(lái)模擬偏航時(shí)的阻力，偏航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，偏航角度計(jì)數(shù)器可以采用位置編碼器實(shí)現(xiàn)，扭攬傳感器可以采用磁粉制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)。偏航系統(tǒng)能夠按照主控系統(tǒng)的指令對(duì)模擬的風(fēng)向變化作出響應(yīng)，通過(guò)主控柜中的顯示面板顯示對(duì)風(fēng)的情況，并且具備模擬扭攬以及解纜的功能。所述偏航系統(tǒng)通過(guò)偏航驅(qū)動(dòng)器的232接口轉(zhuǎn)換為CANOPEN接口后與控制總線實(shí)現(xiàn)通訊，通過(guò)接收主控發(fā)出的偏航動(dòng)作命令，實(shí)現(xiàn)偏航正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及解纜動(dòng)作，并將偏航裝置的實(shí)時(shí)檢測(cè)狀態(tài)反饋給主控PLC。所述變槳系統(tǒng)10由直流伺服驅(qū)動(dòng)器、充電機(jī)、超級(jí)電容、開關(guān)電源、PLC和相應(yīng)的傳感器組成，并且使用磁粉制動(dòng)器來(lái)模擬變槳時(shí)的葉片負(fù)荷；利用變槳系統(tǒng)可以對(duì)變槳控制策略、控制參數(shù)進(jìn)行評(píng)估，并且能夠?qū)ψ儤俣?、變槳誤差對(duì)最大風(fēng)能捕獲、整機(jī)運(yùn)行情況以及傳動(dòng)環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)矩沖擊情況進(jìn)行分析。所述變槳系統(tǒng)通過(guò)變槳裝置連接器的CANOPEN總線接口實(shí)現(xiàn)與主控系統(tǒng)通訊，通過(guò)接收主控系統(tǒng)發(fā)出變槳命令信號(hào)實(shí)現(xiàn)槳距角度的調(diào)節(jié)，同時(shí)將變槳裝置的實(shí)時(shí)狀態(tài)反饋給主控PLC。所述主控系統(tǒng)11使用I. 5MW機(jī)組主控柜，主控柜中配備有主控PLC，顯示屏和設(shè)置鍵盤，以及機(jī)組中必需的接觸器、空氣開關(guān)等設(shè)備；主控系統(tǒng)通過(guò)CANOPEN與模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組部分中的各個(gè)子系統(tǒng)相連，按照風(fēng)電機(jī)組的真實(shí)工作情況以及控制流程設(shè)置機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，獲取各個(gè)傳感器的信號(hào)，記錄機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，控制機(jī)組各部分協(xié)調(diào)運(yùn)行。
主控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)如下功能I)啟動(dòng)控制在風(fēng)電機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)最快的動(dòng)態(tài)特性并且保證柔性并網(wǎng)，必須在啟動(dòng)的過(guò)程中動(dòng)態(tài)調(diào)整槳距角度，保證葉片始終獲得的驅(qū)動(dòng)力矩最大，以最快的速度加速到最佳葉尖速比附近。啟動(dòng)控制主要是依據(jù)風(fēng)輪模型和實(shí)時(shí)風(fēng)速情況動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)槳距角變化，平穩(wěn)快速的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能并網(wǎng)。2)最大功率追蹤控制在風(fēng)電機(jī)組低于額定風(fēng)速產(chǎn)能的情況下，為了保證風(fēng)電機(jī)組盡量多的捕獲風(fēng)能，就必須要保證風(fēng)電機(jī)組始終運(yùn)行在最佳葉尖速比附近。最大功率追蹤控制主要是根據(jù)估算出的等效風(fēng)速，在低于額定風(fēng)速的情況下，動(dòng)態(tài)調(diào)整變流器轉(zhuǎn)速設(shè)定值，保證風(fēng)輪轉(zhuǎn)速始終保持在最佳葉尖速比附近。3)恒功率輸出控制在風(fēng)電機(jī)組高于額定風(fēng)速產(chǎn)能的情況下，為了保證風(fēng)電機(jī)組發(fā)電容量能保持在額定功率附近，避免因?yàn)榘l(fā)電功率過(guò)大燒毀變流器，必須通過(guò)變槳來(lái)減少風(fēng)能吸收，由于變槳?jiǎng)幼魉俾氏鄬?duì)較慢，單純的依靠變槳調(diào)節(jié)并不能獲取十分滿意的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)效果，必須同時(shí)控制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速保證系統(tǒng)功率穩(wěn)定。恒功率輸出控制主要是依據(jù)估算的等效風(fēng)速，在高于額定風(fēng)速低于截止風(fēng)速的情況下，同時(shí)控制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和槳距角度，保證系統(tǒng)產(chǎn)能在額定功率下穩(wěn)定輸出。4)偏航解纜控制依據(jù)風(fēng)向信號(hào)，通過(guò)控制偏航電機(jī)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)調(diào)整風(fēng)電機(jī)組對(duì)風(fēng)方向，保證風(fēng)電機(jī)組始終正對(duì)風(fēng)向。同時(shí)模擬當(dāng)風(fēng)電機(jī)組向同一方向連續(xù)偏航超過(guò)一定圈數(shù)后，為了避免扭斷電纜，進(jìn)行的停機(jī)解纜操作。5)控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移依據(jù)風(fēng)速信號(hào)，實(shí)時(shí)控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制狀態(tài)，使系統(tǒng)整體控制流程可以在停機(jī)、待機(jī)、啟動(dòng)、產(chǎn)能等狀態(tài)實(shí)現(xiàn)連續(xù)平滑切換。以下介紹風(fēng)電機(jī)組整機(jī)控制半實(shí)物仿真平臺(tái)各部分進(jìn)行模擬風(fēng)電機(jī)組的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。環(huán)境模擬包括風(fēng)速、風(fēng)向發(fā)生；風(fēng)輪轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量模擬；電網(wǎng)情況模擬以及偏航、變槳?jiǎng)討B(tài)負(fù)載模擬。風(fēng)速、風(fēng)向發(fā)生利用MATLAB中的函數(shù)，實(shí)現(xiàn)與實(shí)際情況吻合的風(fēng)速風(fēng)向發(fā)生序列；或者按預(yù)先設(shè)定好的變化風(fēng)速風(fēng)向發(fā)生。風(fēng)輪轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量模擬利用dSPACE計(jì)算給定風(fēng)輪在當(dāng)前風(fēng)況以及機(jī)組工況下，風(fēng)輪的輸出轉(zhuǎn)矩；通過(guò)測(cè)量發(fā)電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩以及計(jì)算出的風(fēng)輪的輸出轉(zhuǎn)矩，根據(jù)真實(shí)系統(tǒng)的加速度，模擬出在轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響下，風(fēng)輪機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩與功率。電網(wǎng)情況模擬利用MATLAB對(duì)電網(wǎng)側(cè)變流器以及電網(wǎng)進(jìn)行建模，并利用dSPACE計(jì)算機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行對(duì)電網(wǎng)參數(shù)的影響，以及電網(wǎng)參數(shù)變化對(duì)機(jī)組運(yùn)行的影響。動(dòng)態(tài)負(fù)載模擬利用dSPACE計(jì)算當(dāng)前風(fēng)況下變槳及偏航時(shí)的負(fù)載力矩，并對(duì)仿真裝置發(fā)出模擬力矩控制信號(hào)。對(duì)拖平臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算、
對(duì)拖平臺(tái)的功能是模擬I. 5MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組動(dòng)態(tài)特性。設(shè)計(jì)遵循等比例縮放的原貝1J，采用2臺(tái)2. 2kw異步電動(dòng)機(jī)對(duì)拖模擬實(shí)現(xiàn)。已知風(fēng)力機(jī)輸出功率Pw與風(fēng)速Vw，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速Ww，風(fēng)輪半徑Rw的關(guān)系如I. I式所示。Pw=^PftRxXX( I- I )遵循等比例縮放的原則，將原有風(fēng)力機(jī)I. 5麗等效為1100W，由式I. 2得到等效后的風(fēng)力機(jī)半徑Rs = 0. 9m (相關(guān)參數(shù)由表I. I中查到)。
權(quán)利要求
1.基于dSPACE的風(fēng)電機(jī)組整機(jī)控制半實(shí)物仿真平臺(tái)，其特征在于，該平臺(tái)包括外部信號(hào)模擬部分、電機(jī)對(duì)拖平臺(tái)部分、網(wǎng)側(cè)變流器及電網(wǎng)模擬部分、偏航系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)和主控系統(tǒng)，所述外部信號(hào)模擬部分、電機(jī)對(duì)拖平臺(tái)部分、網(wǎng)側(cè)變流器及電網(wǎng)模擬部分、偏航系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)通過(guò)風(fēng)機(jī)控制總線與所述主控系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于dSPACE的風(fēng)電機(jī)組整機(jī)控制半實(shí)物仿真平臺(tái)，其特征在于，所述外部信號(hào)模擬部分包括工控機(jī)和第一 dSPACE模塊，所述工控機(jī)用來(lái)設(shè)置和顯示環(huán)境參數(shù)，所述第一 dSPACE模塊根據(jù)工控機(jī)設(shè)置的環(huán)境參數(shù)，實(shí)時(shí)計(jì)算出發(fā)電機(jī)軸向力矩、偏航負(fù)載力矩、變槳負(fù)載力矩、電網(wǎng)變化數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于dSPACE的風(fēng)電機(jī)組整機(jī)控制半實(shí)物仿真平臺(tái)，其特征在于，所述電機(jī)對(duì)拖平臺(tái)包括第一變頻器、原動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量模擬單元、異步電機(jī)和第二變頻器，所述轉(zhuǎn)動(dòng)慣量模擬單元包括飛輪，該飛輪同軸設(shè)置有轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器，所述第一變頻器和異步電機(jī)作為原動(dòng)機(jī)模擬風(fēng)輪，通過(guò)飛輪與模擬發(fā)電機(jī)另一臺(tái)變頻器和異步電機(jī)相連，飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以改變，用來(lái)模擬不同的風(fēng)輪。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于dSPACE的風(fēng)電機(jī)組整機(jī)控制半實(shí)物仿真平臺(tái)，其特征在于，所述網(wǎng)側(cè)變流器及電網(wǎng)模擬部分主要包括用來(lái)模擬電網(wǎng)電壓跌落對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的影響以及風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率的波動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響的第二 dSPACE模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于dSPACE的風(fēng)電機(jī)組整機(jī)控制半實(shí)物仿真平臺(tái)，其特征在于，所述偏航系統(tǒng)包括偏航電機(jī)，偏航角度計(jì)數(shù)器，扭攬傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于dSPACE的風(fēng)電機(jī)組整機(jī)控制半實(shí)物仿真平臺(tái)，其特征在于，所述變槳系統(tǒng)包括直流伺服驅(qū)動(dòng)器、充電機(jī)、超級(jí)電容、開關(guān)電源、PLC和相應(yīng)的傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于dSPACE的風(fēng)電機(jī)組整機(jī)控制半實(shí)物仿真平臺(tái)，其特征在于所述主控系統(tǒng)使用I. 5MW機(jī)組主控柜，主控柜中配備有主控PLC，顯示屏和設(shè)置鍵盤，以及機(jī)組中必需的接觸器、空氣開關(guān)，主控系統(tǒng)通過(guò)CANOPEN與模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組部分中的各個(gè)子系統(tǒng)相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于dSPACE的風(fēng)電機(jī)組整機(jī)控制半實(shí)物仿真平臺(tái)，該平臺(tái)包括外部信號(hào)模擬部分、電機(jī)對(duì)拖平臺(tái)部分、網(wǎng)側(cè)變流器及電網(wǎng)模擬部分、偏航系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)和主控系統(tǒng)，所述外部信號(hào)模擬部分、電機(jī)對(duì)拖平臺(tái)部分、網(wǎng)側(cè)變流器及電網(wǎng)模擬部分、偏航系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)通過(guò)風(fēng)機(jī)控制總線與所述主控系統(tǒng)連接。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠準(zhǔn)確模擬環(huán)境、電網(wǎng)的變化、風(fēng)輪機(jī)輸出特性、變流和控制系統(tǒng)及偏航、變槳等其它關(guān)鍵零部件模型，可以模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在不同環(huán)境和條件下的運(yùn)行情況。
文檔編號(hào)G05B17/02GK102749853SQ20121024084
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)明者劉京斗, 童亦斌, 謝樺 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)