基于dSPACE的风电机组整机控制半实物仿真平台.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102749853A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102749853A(43)申请公布日2012.10.24(21)申请号201210240842.5(22)申请日2012.07.11(71)申请人北京交通大学地址100044北京市海淀区上园村3号(72)发明人童亦斌刘京斗谢桦(74)专利代理机构北京正理专利代理有限公司11257代理人张雪梅(51)Int.Cl.G05B17/02(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书77页页附图附图22页(54)发明名称基于dSPACE的风电机组整机控制半实物仿真平台(57)摘要本发明涉及基于dSPACE的风电机组整机控制半实物仿真平台，该平台包括外部信号模拟部分、电机对拖平台部分、网侧变流器及电网模拟部分、偏航系统、变桨系统和主控系统，所述外部信号模拟部分、电机对拖平台部分、网侧变流器及电网模拟部分、偏航系统、变桨系统通过风机控制总线与所述主控系统连接。该实验平台能够准确模拟环境、电网的变化、风轮机输出特性、变流和控制系统及偏航、变桨等其它关键零部件模型，可以模拟风力发电机组在不同环境和条件下的运行情况。CN102749853ACN102749853A权利要求书1/1页1.基于dSPACE的风电机组整机控制半实物仿真平台，其特征在于，该平台包括外部信号模拟部分、电机对拖平台部分、网侧变流器及电网模拟部分、偏航系统、变桨系统和主控系统，所述外部信号模拟部分、电机对拖平台部分、网侧变流器及电网模拟部分、偏航系统、变桨系统通过风机控制总线与所述主控系统连接。2.根据权利要求1所述的基于dSPACE的风电机组整机控制半实物仿真平台，其特征在于，所述外部信号模拟部分包括工控机和第一dSPACE模块，所述工控机用来设置和显示环境参数，所述第一dSPACE模块根据工控机设置的环境参数，实时计算出发电机轴向力矩、偏航负载力矩、变桨负载力矩、电网变化数据。3.根据权利要求1所述的基于dSPACE的风电机组整机控制半实物仿真平台，其特征在于，所述电机对拖平台包括第一变频器、原动机、转动惯量模拟单元、异步电机和第二变频器，所述转动惯量模拟单元包括飞轮，该飞轮同轴设置有转速转矩传感器，所述第一变频器和异步电机作为原动机模拟风轮，通过飞轮与模拟发电机另一台变频器和异步电机相连，飞轮的转动惯量可以改变，用来模拟不同的风轮。4.根据权利要求1所述的基于dSPACE的风电机组整机控制半实物仿真平台，其特征在于，所述网侧变流器及电网模拟部分主要包括用来模拟电网电压跌落对风力发电机组的影响以及风力发电机输出功率的波动对电力系统的影响的第二dSPACE模块。5.根据权利要求1所述的基于dSPACE的风电机组整机控制半实物仿真平台，其特征在于，所述偏航系统包括偏航电机，偏航角度计数器，扭揽传感器。6.根据权利要求1所述的基于dSPACE的风电机组整机控制半实物仿真平台，其特征在于，所述变桨系统包括直流伺服驱动器、充电机、超级电容、开关电源、PLC和相应的传感器。7.根据权利要求1所述的基于dSPACE的风电机组整机控制半实物仿真平台，其特征在于所述主控系统使用1.5MW机组主控柜，主控柜中配备有主控PLC，显示屏和设置键盘，以及机组中必需的接触器、空气开关，主控系统通过CANOPEN与模拟风力发电机组部分中的各个子系统相连。2CN102749853A说明书1/7页基于dSPACE的风电机组整机控制半实物仿真平台技术领域[0001]本发明涉及风力发电领域，具体涉及到一种基于dSPACE的风电机组整机控制半实物仿真平台。背景技术[0002]随着风电产业在世界范围内的飞速发展，为降低风力发电成本、提高风能利用效率，风电机组的容量越来越大，这对风电机组的设计制造、控制系统设计以及风电相关设备提出了更高的要求，相关课题的研究也不断增多。在研发过程中，传统的实物测试调试尽管是很必要，然而，在风电机组相关技术的开发过程尤其是大型风电机组，风电场现场调试受到了极大的限制：风电场气象条件的不定性、高昂的风电场测试费用、大量的人力资源耗费以及调试的极不方便都极大的制约了风电技术的开发调试。正因为风电设备研发过程中风电场实验调试的困难，因此在实验室条件下对风力发电技术进行仿真研究成为研究风力发电技术的重要手段。[0003]由于半实物仿真技术具有实时性、真实性、研究效果好等优点，而dSPACE能够与MATLAB/simulink进行无缝连接，可作为控制原型和硬件在回路仿真模型，因此在实验室条件下设计并搭建一套风基于dSPACE的风力发电半实物仿真平台以供风力发电技术开发与研究，并在此平台上对风机主控系统进行理论研究与分析探讨很有必要性。发明内容[0004]为解决以上现有技术的不