[發明專利]風電主控制系統和逆變系統的試驗系統

有效

• 申請號: 200910262830.0
• 申請日: 2009-12-11
• 公開（公告）號: CN101750215A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 王斌;吳焱;丁宏;楊衛民;余華武
• 申請（專利權）人: 國電南京自動化股份有限公司
• 主分類號: G01M15/00
• 分類號: G01M15/00;G01M19/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;許婉靜

技術領域

本發明所涉及一種風電主控制系統和逆變系統的試驗系統，應用于風電主控制系統和逆變系統的研發、生產機構對其研發過程中的控制系統、逆變系統試驗以及產品產業化后的出廠測試。

背景技術

對于當前國內兆瓦級風力發電機組，其產品國產化率已經在國家70％國產化率政策要求的基礎上不斷的提升，對于發電機、槳葉、塔筒等電氣和機械部件已經能完全替代國外產品。但作為風電主控制系統和逆變系統卻不能夠如發電機部件一樣迅速國產化。究其原因是，我國對風電運行狀態的理解不足造成的，此外制約我國在風電主控系統和逆變系統發展的另外一個重要原因就是在主控系統和逆變系統設計當中和設計完成后缺乏驗證手段，其表現方面主要有：

1)如果直接在風電機組實物上做控制系統和逆變系統的試驗，需要冒很大的風險。首先沒有通過驗證的主控制系統程序有可能使風機失控，沒有長時間在不同風況和工況下運行過的逆變器可能會發生器件爆炸。如果導致風電機組的損壞，其動輒千萬元的損失是任何開發、設計機構都不能承受的。其次這樣的試驗風況是不能人為控制的，需要等到風速到達試驗方案的要求，如果研發機構位于風力匱乏的地區，則完全不能采用真實樣機的試驗方式；

2)還有一種純軟件的試驗方式，例如Bladed軟件，其建模了風機包括風輪變速箱發電機等等在內的風機大部分部件。但是其即便用于主控系統的驗證，其準確性值得懷疑，高額的售價也增加了研發費用，且其不適合逆變系統的試驗。

3)還存在有采用直流或者交流原動機，拖動雙饋發電機的試驗方式，但其的試驗仿真度存在缺陷。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種安全可靠且成本低的風電主控系統和逆變系統的試驗系統，試驗的仿真度更加接近實際情況。

為解決上述技術問題，本發明提供一種風電主控制系統和逆變系統的試驗系統，包括風電主控制器和逆變控制器，所述風電主控制器和逆變控制器通過RS485進行數據傳輸，其特征在于：所述風電主控制器與風輪、風速、變速箱仿真柜相連，所述風輪、風速、變速箱仿真柜通過RS485與PC監控機相連，轉速編碼碼器與風輪、風速、變速箱仿真柜相接，同時風輪、風速、變速箱仿真柜通過勵磁系統與直流電動機相連。

所述風速、風輪和變速箱仿真柜包含風速模型、變速箱模型和風輪機模型及其節距角控制器模型，所述節距角控制器模型、風速模型分別與風輪機模型相連，風輪機模型與變速箱模型相連，變速箱模型與直流電機相連。

風速、風輪和變速箱仿真器的模型實現原理

風速、風輪和變速箱仿真器其中包含了風速模型、變速箱模型和風輪機模型及其節距角控制器模型。

1)風速模型

圖4是風速的matlab仿真模型。其中低頻分量由平均風速和通過濾波器的白噪聲波形組成；高頻分量則考慮到塔影效應，其分量還與風輪機自身的轉動角速度有關。通過白噪聲的產生，可以產生高頻風速的分量。最終兩者的合成，構成了風速的整體輪廓。

2)變速箱模型

圖5是變速箱一階Matlab模型，變速箱的一階公式為：