[發(fā)明專利]基于RTDS的風(fēng)力機(jī)數(shù)字仿真方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310260171.3
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103324801A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡玉嵐;王奕;錢珞江;丁濤;梅成林;李田剛;安然然;羅航;張健;張遠(yuǎn);楊汾艷;徐柏榆;翁洪杰;盛超;陳曉科;孫聞;陳銳;馬明;張俊峰;王曉毛
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院;武漢大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 王茹;曾旻輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于RTDS的風(fēng)力機(jī)數(shù)字仿真方法。

背景技術(shù)

RTDS(Real-Time?Digital?Simulator)是目前電力科研和工程領(lǐng)域應(yīng)用最廣的實(shí)時(shí)數(shù)字仿真工具，隨著RTDS仿真在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和設(shè)備研發(fā)方面起著越來越大的作用，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真對RTDS元件模型的提出了專用化要求，例如專門用于模擬風(fēng)電場原動機(jī)拖動特性的風(fēng)力機(jī)元件模型。

目前，在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真過程中，能夠使用的風(fēng)力機(jī)元件模型，主要有在RTDS的標(biāo)準(zhǔn)元件模型庫(RSCAD/Master)中的兩個(gè)風(fēng)電場建模的風(fēng)力機(jī)元件模型，利用這兩個(gè)風(fēng)力機(jī)元件模型進(jìn)行仿真時(shí)，存在明顯的缺陷：由于其中一個(gè)模型沒有風(fēng)葉直徑和齒輪比參數(shù)的設(shè)置功能，無法根據(jù)真實(shí)風(fēng)力機(jī)參數(shù)建立符合實(shí)際的模型；而另一個(gè)模型則是針對某特定型號（恒功率機(jī)械控制型）的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，模型要求設(shè)置一些非常規(guī)參數(shù)（如槳距角范圍、輪軸額定轉(zhuǎn)速等）和不易直接得知的參數(shù)（如大氣壓強(qiáng)等），導(dǎo)致在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真比較單一，不能便捷地用于多種類型風(fēng)力機(jī)仿真，仿真效果差，同時(shí)也無法進(jìn)行風(fēng)電場的多機(jī)等值仿真。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對仿真效果差、無法進(jìn)行風(fēng)電場多機(jī)等值仿真的問題，提供一種基于RTDS的風(fēng)力機(jī)數(shù)字仿真方法。

一種基于RTDS的風(fēng)力機(jī)數(shù)字仿真方法，包括如下步驟：

基于RSCAD/CBuilder建立符合RTDS標(biāo)準(zhǔn)元件格式的風(fēng)力機(jī)數(shù)字仿真模型；其中，所述仿真模型模型包括元件模型及其所含的用于輸入仿真參數(shù)的參數(shù)對話框；

編制所述仿真模型的計(jì)算程序，其中，所述計(jì)算程序用于根據(jù)參數(shù)對話框輸入的仿真參數(shù)和模型輸入量計(jì)算風(fēng)力機(jī)的能量轉(zhuǎn)換過程；

對所述仿真模型的圖標(biāo)文件和計(jì)算程序源代碼進(jìn)行編譯并植入RTDS標(biāo)準(zhǔn)元件庫中；

在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)RTDS仿真時(shí)，調(diào)用所述風(fēng)力機(jī)元件模型并根據(jù)實(shí)際仿真對象在參數(shù)對話框中輸入仿真參數(shù)對風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換過程進(jìn)行仿真。

上述基于RTDS的風(fēng)力機(jī)數(shù)字仿真方法，所建立的仿真模型符合RTDS標(biāo)準(zhǔn)元件格式，用戶界面風(fēng)格與RTDS標(biāo)準(zhǔn)元件庫完全相同，模型需要輸入的仿真參數(shù)均為實(shí)際風(fēng)力機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)銘牌參數(shù)或易知環(huán)境參數(shù)，而模型計(jì)算程序在RTDS每一個(gè)實(shí)時(shí)步長內(nèi)根據(jù)仿真參數(shù)和模型輸入變量計(jì)算風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換過程并將機(jī)械轉(zhuǎn)矩的計(jì)算結(jié)果標(biāo)幺化后作為輸出量。具有通用性強(qiáng)、易實(shí)施、仿真結(jié)果準(zhǔn)確，仿真效果好、可以進(jìn)行風(fēng)電場多機(jī)等值仿真等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為一個(gè)實(shí)施例的基于RTDS的風(fēng)力機(jī)數(shù)字仿真方法流程圖；

圖2為一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)力機(jī)仿真模型及其仿真參數(shù)對話框示意圖；

圖3為一組典型的c₁～c₆系數(shù)所對應(yīng)的Cp-λ特性曲線圖；

圖4為針對實(shí)施例進(jìn)行RTDS仿真得到的風(fēng)力機(jī)風(fēng)速-機(jī)械轉(zhuǎn)矩特性示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的基于RTDS的風(fēng)力機(jī)數(shù)字仿真方法的具體實(shí)施方式作詳細(xì)描述。

圖1為基于RTDS的風(fēng)力機(jī)數(shù)字仿真方法流程圖，包括如下步驟：

S101：基于RSCAD/CBuilder建立符合RTDS標(biāo)準(zhǔn)元件格式的風(fēng)力機(jī)數(shù)字仿真模型；其中，所述仿真模型模型包括元件模型及其所含的用于輸入仿真參數(shù)的參數(shù)對話框。

所述風(fēng)力機(jī)的元件模型包括風(fēng)速、槳距角、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速三個(gè)變量輸入端點(diǎn)以及機(jī)械轉(zhuǎn)矩輸出端點(diǎn)；所述仿真參數(shù)包括氣象環(huán)境參數(shù)、風(fēng)能利用率公式系數(shù)、風(fēng)輪機(jī)械參數(shù)、發(fā)電機(jī)容量參數(shù)。

進(jìn)一步的，所述參數(shù)對話框還用于監(jiān)測風(fēng)能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換過程計(jì)算中的中間變量。

具體的一個(gè)實(shí)施例，如圖2所示，圖2（a）為風(fēng)力機(jī)元件模型示意圖，將風(fēng)速01、槳距角反饋控制信號02和傳動軸轉(zhuǎn)速測量信號04（標(biāo)幺值）作為輸入量，根據(jù)這些輸入量和仿真參數(shù)計(jì)算得出的機(jī)械轉(zhuǎn)矩作為仿真模型輸出端點(diǎn)的實(shí)時(shí)輸出量03（標(biāo)幺值）。

參數(shù)對話框如圖2（b）所示，用戶界面的彈出式參數(shù)對話框主要用于模型參數(shù)設(shè)置，包括氣象環(huán)境參數(shù)、風(fēng)能利用率公式系數(shù)、風(fēng)輪機(jī)械參數(shù)、發(fā)電機(jī)容量參數(shù)等，模型的各類仿真參數(shù)列表如下：

S102：編制所述仿真模型的計(jì)算程序，其中，所述計(jì)算程序用于根據(jù)參數(shù)對話框輸入的仿真參數(shù)和模型輸入量計(jì)算風(fēng)力機(jī)的能量轉(zhuǎn)換過程并將計(jì)算出的機(jī)械轉(zhuǎn)矩作為模型的輸出量。