[實用新型]一種風力發電半實物仿真測試裝置

無效

• 申請號: 201020156656.X
• 申請日: 2010-04-12
• 公開（公告）號: CN201666848U
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 程明;劉永生;張建忠
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01M15/00
• 分類號: G01M15/00;G05B23/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本實用新型涉及風力發電半實物仿真測試平臺的技術，屬于新能源發電技術領域。

背景技術

在可預計的一段時間內，隨著世界經濟發展，能源的消耗將急劇增加，然而由于我國資源的相對匱乏以及不可再生資源的消耗對于環境的破壞，使得我國將在未來一段時間內長期面臨著環境和資源的雙重壓力，發展包括風力發電在內的可再生能源是中國能源困境的最終解決辦法。在中國風力發電系統設備制造已有相當規模，但是在風力發電系統設備的開發和研究中，極其缺乏一整套易于操作的解決設計、分析和驗證的平臺。傳統上常用兩種方式來解決這個問題：一是在真實的風電場中進行驗證研究，但是這種對于風力發電設備的驗證不僅投資巨大，而且還會面臨試驗風場風速的間歇性和不穩定性，并具有一定的危險性，導致這種方式往往使用效率極其低下。為了克服上述方法存在的問題，許多研究機構和公司采用電動機模擬風力機特性的辦法，解決風力發電設備驗證的問題。實際上，由于風力機的結構參數和性質極其復雜，目前所用于模擬風力機特性的手段僅考慮了風力機在理想情況下的氣動轉矩，忽視了現代大型風力發電機組中，葉片的柔韌性、塔架的扭曲、噪聲和振動對于風力機的影響，因此該方法能夠獲得的效果值得懷疑。為了適應現代大型風力機的最新發展趨勢，充分考慮風力機結構參數和性質的特性，搭建出一套完整、可行、準確、廉價的半實物仿真測試平臺，對于真實風力發電設備的驗證和應用，有著非常重要的現實意義。

發明內容

技術問題：本實用新型的目的在于提供一種風力發電半實物仿真測試裝置，對被測試的風力發電設備構建完整的虛擬風力發電系統，能進行風力發電設備的性能測試和校驗工作，提高被測試設備的運行數據的準確性和可靠性，降低新產品開發成本，加快開發進度。

技術方案：本實用新型的目的是這樣實現的：此發明是基于xPC技術(xPC技術是由MathWorks公司提供的，其將在Simulink中搭建的模型，通過RTW產生代碼，最后下載到另一個PC機上運行xPC?Target實時內核)的風力發電半實物仿真測試平臺，該平臺包括宿主機、目標機、數據采集卡、信號調理板和測試設備，其中：宿主機與目標機通過以太網或者RS232連接，目標機與數據采集卡通過端子接線口凌華DIN-37D-01連接，數據采集卡與信號調理板通過導電排線連接，信號調理板與被測試設備通過導電排線連接。

宿主機為非實時系統，內置Matlab/Simulink搭建的風力發電系統模型，將宿主機的風力發電系統模型轉化為目標機應用代碼并下載到目標機；目標機為實時系統，內置目標機應用代碼的實時內核。

宿主機內置的風力發電系統模型包括典型風速集、風力機模型、發電機模型、PWM變換器模型、電網模型、伺服機構模型、虛擬風力機模型和虛擬風力發電系統監控操作平臺；所述的虛擬風力機模型是利用Matlab/Simulink中的V-ReamlBuilder軟件創建、確定其結構并對其節點進行賦值，采用虛擬現實工具箱實現虛擬現實技術與xPC技術結合；所述的虛擬風力發電系統監控操作平臺是由Visual?C++結合xPC進行編寫軟件程序并編譯而成動態鏈接庫，用LabVIEW實現人機界面的虛擬儀表盤，并通過LabVIEW調用上述動態鏈接庫，從而監控和操作虛擬風力發電系統的運行。

目標機中含數據采集卡的驅動程序，用于被測試設備和目標機中的實時內核模塊之間交換數據，所述的數據采集卡驅動程序包含五部分：附加參數合法性檢查、初始化、計算模塊、輸出內存釋放和輸出歸零以及條件編譯語句。

所述被測試設備的具體形態為控制器。被測試設備的具體形態為伺服機構。被測試設備的具體形態為發電機或PWM變換器。

有益效果：本實用新型的優點在于：基于xPC技術建立的風力發電半實物仿真測試平臺摒棄了昂貴的純實物平臺，避免了純仿真平臺運行結果的可靠性和準確性有限的缺點，實現一整套廉價、易于操作的硬件在回路仿真平臺，使得仿真軟件中搭建的系統和硬件系統實現無縫連接，并通過虛擬現實技術和LabVIEW技術，構建出一套人機界面友好的風力發電設備驗證仿真測試平臺。其可以靈活地應用于研究機構開發風力發電設備，也可用于在極端情況下風力發電設備的設計和調整。實物形態的被測試設備可以是控制器、風力發電機、PWM變換器、伺服機構等，數據采集卡可以是凌華、研華等公司不同型號的板卡，也可以在不同軟件平臺上，如PSCAD、DIGSilent、Visual?C等進行半實物仿真平臺的運行和分析，為風力發電控制器的研究提供一個快速可行、廉價、研究周期短的半實物仿真測試平臺。

附圖說明