[發明專利]一種風電機組控制器在線實時仿真測試系統

有效

• 申請號: 201410222148.X
• 申請日: 2014-05-23
• 公開（公告）號: CN103970128A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 秦世耀;王瑞明;李少林;孫勇;陳晨;張金平
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;中國電力科學研究院;中電普瑞張北風電研究檢測有限公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

1.一種風電機組控制器在線實時仿真測試系統，其特征在于：所述系統包括風電機組控制器、實時仿真交互系統和風電機組系統仿真模型；所述風電機組控制器下發動作指令給所述實時仿真交互系統，所述實時仿真交互系統將接收的動作指令進行轉換，并將轉換后的動作指令傳輸給所述風電機組系統仿真模型，所述風電機組系統仿真模型執行實時仿真交互系統傳輸的動作指令，提供風電機組控制器所需的反饋信號，并將反饋信號通過所述實時仿真交互系統反饋給所述風電機組控制器。

2.根據權利要求1所述的風電機組控制器在線實時仿真測試系統，其特征在于：所述風電機組控制器包括風電機組主控系統、變流器控制系統和風電機組變槳系統。

3.根據權利要求2所述的風電機組控制器在線實時仿真測試系統，其特征在于：所述風電機組主控系統包括主控系統控制器及第一外圍接口與供電電路；

所述主控系統控制器為所述風電機組主控系統的核心，主要采用PLC控制器或微處理器，對風電機組主控程序的執行和風電機組運行及保護的全過程進行控制；

所述第一外圍接口與供電電路主要包括硬接線I/O、Modbus串口通信、Canopen通信、RS485串口通信、Modbus TCP通信接口以及交流110V、交流220V、直流24V和直流5V供電電路。

4.根據權利要求2所述的風電機組控制器在線實時仿真測試系統，其特征在于：所述變流器控制系統包括變流器的控制器及第二外圍接口與供電電路；

所述變流器的控制器是變流器控制系統的核心，其采用DSP處理器、FPGA處理器或DSP處理器和FPGA處理器結合的形式，負責變流器核心算法的執行和變流器PWM調制信號的發生與保護；

所述第二外圍接口與供電電路主要包括硬接線I/O、Modbus串口通信、RS485串口通信接口以及交流220V、直流24V和直流5V供電電路。

5.根據權利要求2所述的風電機組控制器在線實時仿真測試系統，其特征在于：所述風電機組變槳系統包括變槳控制器及第三外圍接口與供電電路，所述變槳控制器是風電機組變槳系統的核心，主要采用PLC控制器或微處理器，負責變槳系統核心算法的執行和變槳系統動作指令的上傳與下發；

所述第三外圍接口與供電電路主要包括硬接線I/O、Modbus串口通信、Modbus TCP通信接口以及交流110V、交流220V和直流24V供電電路。

6.根據權利要求2所述的風電機組控制器在線實時仿真測試系統，其特征在于：所述風電機組控制器下發的動作指令包括風電機組動作指令、變流器動作指令和變槳系統動作指令。

7.根據權利要求1所述的風電機組控制器在線實時仿真測試系統，其特征在于：所述實時仿真交互系統包括接口轉換模塊和實時仿真系統；完成風電機組控制器與風電機組系統仿真模型之間的數據轉移、傳輸與存儲，定制風電機組的控制與保護邏輯，在實時仿真系統中完成風電機組的實時仿真與運行。

8.根據權利要求7所述的風電機組控制器在線實時仿真測試系統，其特征在于：所述接口轉換模塊包括依次連接的接收器、數據轉換器和適配器；所述接收器一端通過硬接線與風電機組控制器連接，另一端連接數據轉換器；所述適配器一端與數據轉換器連接，另一端通過硬接線或PCB板卡與所述實時仿真系統連接；

所述接收器與數據轉換器之間、數據轉換器和適配器之間均通過可插拔形式連接。

9.根據權利要求7所述的風電機組控制器在線實時仿真測試系統，其特征在于：所述實時仿真系統由仿真執行主機和仿真控制主機組成；

所述仿真執行主機選用高性能工控機；所述高性能工控機包括CPU控制模塊、IO模塊和通訊模塊，且需要安裝實時操作系統，以保障系統仿真的高實時性和真實性；

所述仿真控制主機對實時仿真系統中全部參數進行設定，通過網絡引擎的消息機制對仿真執行主機的模型進行在線和實驗預設值，支持點選式的實驗任務和實驗序列進行選擇與配置，提供友好的人機交互界面。

10.根據權利要求1所述的風電機組控制器在線實時仿真測試系統，其特征在于：所述風電機組系統仿真模型包括風速模型、風力機模型、柔性傳動鏈模型、發電機模型和電網模型；

所述風速模型采用隨機風速生成或采用實測數據；

所述風力機模型和柔性傳動鏈模型均采用有限元建模方法，反映風電機組在運行與保護期間載荷與受力情況，用于研究系統各構件間的相對空間運動與構件彈性變形相互影響和耦合；

所述發電機模型采用5階電磁暫態模型，所述5階電磁暫態模型包括定子模型、轉子模型和傳動模型；

所述電網模型采用理想電壓源與系統等效阻抗的串聯模型。