[發明專利]一種用于風力發電機主控系統測試的硬件在環實驗系統和方法

有效

• 申請號: 201110275971.3
• 申請日: 2011-09-16
• 公開（公告）號: CN102385377A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 李玲蓮;張丹
• 申請（專利權）人: 上海卡魯自動化科技有限公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用于風力發電機主控系統測試的硬件在環實驗系統，其特征在于：包括通過RS-232、RS-485連接的上位機和下位機，且該上位機、下位機分別通過RS-485、以太網和CAN總線與風電機組主控器進行連接，實現和該待測風電機組主控器輸入輸出點一對一的連接通訊，且該風電機組主控器的輸出信號通過一執行和負載模擬模塊反饋到所述下位機；所述上位機承擔該風力發電機仿真系統的搭建與參數設置，借助圖形化界面實現參數的選取，仿真數據的存儲，讀取功能，同時編寫通訊接口程序。

2.根據權利要求1所述的硬件在環實驗系統，其特征在于：所述上位機包括在Simulink環境下相互連接的監測模塊、風載荷生成模塊和仿真模塊，該仿真模塊包括連接的風電機組氣動模塊、風電機組結構動力特性模塊、變槳模塊、發電機模塊和電網模塊。

3.根據權利要求2所述的硬件在環實驗系統，其特征在于：所述執行和負載模擬模塊包括變流器模塊、伺服電機和傳感器模塊

4.根據權利要求1或2或3所述的硬件在環實驗系統，其特征在于：所述下位機包括實時內核系統和通訊接口，與風電機組主控器采用雙PLC構架進行數據交互。

5.根據權利要求4所述的硬件在環實驗系統，其特征在于：所述下位機與一示波器相連。

6.根據權利要求5所述的硬件在環實驗方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)用戶設計風電機組參數，如葉片的長度、翼型和塔筒質量及剛度分布；

2)用戶設計風譜參數和風載荷類型，由風載荷生成模塊產生湍流風載荷數據，如極端風速、陣風、順風、逆風和斜坡風；

3)用戶設定風電機組結構動力特性模塊的參數，如自由度、剛體數目等；

4)上位機依次運行所述風電機組氣動模塊、變槳模塊、發電機模塊和風電機組結構動力特性模塊以及電網模塊，采用柔性多體動力學方法得到風電機組的動力學特性參數，如固有頻率和振型，之后與采用有限元方法計算得到的結果進行比較，判斷是否需要重新設定風電機組動力特性模塊的參數；

5)然后生成C語言實時代碼，并把所述仿真模塊下載到下位機的實時內核系統下運行；

6)用戶設定測試項目；

7)在下位機上運行仿真模塊，輸出的參數作為風電機組主控器端的模擬和數據輸入，并輸入到所述監測模塊；

8)風電機組主控器通過控制算法，對輸入信號做出響應，并輸出控制參數，發出控制指令，該控制參數輸入到所述監測模塊；

9)控制指令通過執行和負載模擬器，對執行和負載模擬器中的伺服電機進行轉速和加速度控制，相應參數反饋到下位機的仿真模塊；

10)下位機重新運行仿真模塊，得到風電機組結構在控制指令下的動力狀態；

11)通過示波器觀測風電機組主控器的輸出信號，判斷控制信號的正確性和有效性，輸出檢測報告。

7.根據權利要求6所述的硬件在環實驗方法，其特征在于：所述步驟4中，要對風電機組結構動力特性模塊的結果進行評估，以評價仿真結果是否滿足要求，如Abs(f_mbd-f_fem)/f_mbd＜0.2，則無需重新設定風電機組結構動力特征模塊的參數，如Abs(f_mbd-f_fem)/f_mbd＞＝0.2，則需重新設定風電機組結構動力特征模塊的參數，其中f_mbd代表多體動力學方法計算的固有頻率，f_fem代表有限元方法計算的固有頻率，Abs指取絕對值。