一种风力发电机组半物理仿真系统的接口电路技术方案

本实用新型专利技术所提供的一种风力发电机组半物理仿真系统的接口电路，该接口电路连接于控制柜与风电机组计算机模拟仿真系统之间，所述接口电路包括：开关量接口电路，用于所述控制柜与风电机组计算机模拟仿真系统之间的开关量信号传输；模拟量接口电路，用于将由所述风电机组计算机模拟仿真系统输出的0～5V电压信号线性转换为控制柜输入的0～10V电压信号；电阻量接口电路，用于依据所述风电机组计算机模拟仿真系统输出的控制指令，以不同阻值的形式模拟不同温度，将模拟值传输至控制柜。由上，克服现有技术无法将控制柜与计算机接口直接连接的缺陷，为二者提供通信桥梁，以实现开关量、模拟量以及温度的而传输。

Interface circuit of semi physical simulation system of wind generator set

The interface circuit of semi physical simulation system of a wind turbine generator provided by the utility model, the interface circuit is connected to the control cabinet and the wind turbine simulation system, the interface circuit includes: a switch interface circuit, the analog switch control for signal transmission between the cabinet and the simulation system of wind power unit computer; analog interface circuit, used by the computer simulation system of wind turbine output 0 ~ 5V voltage signal is converted to linear control cabinet input 0 ~ 10V voltage signal; resistance interface circuit, control command used for simulation system of wind turbine output according to the computer, with different resistance the simulation of different temperature, the simulation value is transmitted to the control cabinet. The utility model overcomes the defects that the control cabinet and the computer interface can not be directly connected by the prior art, and provides a communication bridge for the two, so as to realize the transmission of the switching quantity, the analog quantity and the temperature.

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机组半物理仿真系统的接口电路
本技术涉及风电
，特别涉及一种风力发电机组半物理仿真系统的接口电路。
技术介绍
目前，作为可再生清洁能源的风力发电得到了广泛应用。风力发电的核心设备是风力发电机组。它主要由风力机、变速器、发电机、变流器、控制器等设备组成，涉及空气动力、机械、电机、控制等多个领域的理论知识，且运行过程复杂。因此，通过仿真来模拟风电机组的运行控制过程及故障是十分重要的。目前，风电机组的仿真主要包括计算机软件仿真，计算机与实验设备结合的半物理仿真，目的是通过仿真来进行人员培训或技术性研究。其中，半物理仿真有多种方式，常用的方式是机组采用实际发电设备，控制系统采用计算机来实现机组发电过程的模拟。为了减少仿真成本，该方式一般采用容量较小的发电设备来代替实际发电机组。例如风电机组的控制系统采用实际风电机组的控制设备，而风力机、变速器、发电机、变流器等组成的机组设备采用计算机软件来实现模拟仿真。实际风电机组的控制设备主要包括机舱控制柜和塔底控制柜。控制柜之间采用现场总线实现通信联系，机组的其他发电设备通过控制柜端子进行信息采集与控制。控制柜的端子有多种形式，且各个端子信号之间差别很大，无法将控制柜端子与计算机接口直接连接，且没有现成的产品可以使用，必须根据仿真系统要求进行设计开发，因此，为仿真系统的控制柜端子与仿真计算机接口之间开发满足仿真系统实时性要求的接口电路是十分必要的。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的主要目的在于，提供一种风力发电机组半物理仿真系统的接口电路，该接口电路连接于控制柜与风电机组计算机模拟仿真系统之间，所述接口电路包括：开关量接口电路，用于所述控制柜与风电机组计算机模拟仿真系统之间的开关量信号传输；模拟量接口电路，用于将由所述风电机组计算机模拟仿真系统输出的0～5V电压信号线性转换为控制柜输入的0～10V电压信号；电阻量接口电路，用于依据所述风电机组计算机模拟仿真系统输出的控制指令，以不同阻值的形式模拟不同温度，将模拟值传输至控制柜。由上，克服现有技术无法将控制柜与计算机接口直接连接的缺陷，为二者提供通信桥梁，以实现开关量、模拟量以及温度的而传输。可选的，所述开关量接口电路包括依次串联连接的第一电阻R1、光电耦合器和第二电阻R2，所述控制柜的输出端连接所述第一电阻R1，风电机组计算机模拟仿真系统的输入端连接所述第二电阻R2。可选的，所述开关量接口电路还包括串联连接的非门、三极管、继电器和第三电阻R3，非门输出端连接三极管基极，三极管发射极接地，集电极连接继电器；所述风电机组计算机模拟仿真系统的输出端连接所述非门，所述控制柜的输入端连接所述第三电阻R3。可选的，所述模拟量接口电路包括运算放大器，风电机组计算机模拟仿真系统通过第四电阻R4与所述运算放大器的正向输入端连接，所述运算放大器的反向输入端连接在第五电阻R5和第六电阻R6之间，所述第五电阻R5另一端连接所述运算放大器输出端并连接至控制柜，所述第六电阻R6另一端接地。可选的，所述电阻量接口电路包括依次串联连接的非门、三极管、继电器和等效电阻R，非门输出端连接三极管基极，三极管发射极接地，集电极连接继电器；所述风电机组计算机模拟仿真系统的输出端连接所述非门。可选的，所述电阻量接口电路包括依次串联连接的多个电阻量子电路组成；所述电阻量子电路包括依次串联连接的非门、三极管、继电器和等效电阻R，非门输出端连接三极管基极，三极管发射极接地，集电极连接继电器；所述风电机组计算机模拟仿真系统的输出端连接所述非门。由上，通过控制信号的开闭，以控制不同电阻的通断，多组电阻量子电路将温度信息通过电阻形式传送到控制柜的温度接口，以实现将温度信息通过接口电路转换成电阻值，实现了用信号来模拟PT100热电阻的测温过程。可选的，所述等效电阻的阻值包括1Ω、2Ω、5Ω、10Ω、20Ω和/或50Ω。由上，实现电阻值可以在0～99Ω之间有100个电阻值的选择。附图说明图1为风力发电机组半物理仿真系统的原理示意图；图2为开关量接口电路第一实施例电路图；图3为开关量接口电路第二实施例电路图；图4为模拟量接口电路的电路原理图；图5为电阻量接口电路的子电路的电路原理图；图6为8个图5所示子电路所串联组合的等效原理图。具体实施方式为克服现有技术存在的缺陷，本技术提供一种风力发电机组半物理仿真系统的接口电路，连接于仿真系统的控制柜与风电机组计算机模拟仿真系统之间，实现二者的正常通信。如图1所示，风力发电机组半物理仿真系统包括，作为风电机组的实际控制设备的机舱控制柜11和塔底控制柜12。上述两控制柜的接线端子的数字量电压等级是24V，模拟信号接线端子电压范围是0～10V。进行仿真模拟的风电机组计算机模拟仿真系统31，数字量电压等级是5V，模拟信号接口电压范围是0～5V。连接在两控制柜与风电机组计算机模拟仿真系统31之间，负责实现二者通信的接口电路20。所述接口电路20包括开关量接口电路21、模拟量接口电路22和电阻量接口电路23。如图2所示为开关量接口电路21的第一实施例电路图，包括依次串联连接的第一电阻R1、光电耦合器和第二电阻R2组成，其中R1作为光电耦合器二极管的限流电阻，R2作为风电机组计算机模拟仿真系统31接口信号的上拉电阻。机舱控制柜11和塔底控制柜12作为控制端，通过第一电阻R1连接至光电耦合器的输入端，风电机组计算机模拟仿真系统31作为被控制端，光电耦合器的输出端通过第二电阻R2连接风电机组计算机模拟仿真系统31的输入端。当机舱控制柜11或塔底控制柜12输出高电平时，光电耦合器的二极管两端电压相等，光电耦合器的三极管截止，风电机组计算机模拟仿真系统31接收到高电平，从而被控制开启。当机舱控制柜11或塔底控制柜12输出低电平时，光电耦合器的二极管导通，光电耦合器的三极管导通，风电机组计算机模拟仿真系统31接收到低电平，从而被控制关闭。如图3所示为开关量接口电路21的第二实施例电路图，包括串联连接的非门、三极管、继电器和第三电阻R3组成，非门输出端连接三极管基极，三极管发射极接地，集电极连接继电器。R3作为机舱控制柜11和塔底控制柜12的下拉电阻。风电机组计算机模拟仿真系统31输出端通过非门和三极管连接至继电器输入端，继电器输出端通过第三电阻R3连接至机舱控制柜11和塔底控制柜12的输入端。当风电机组计算机模拟仿真系统31输出低电平时，非门输出高电平，三极管导通，继电器带电，其常闭触点断开，机舱控制柜11或塔底控制柜12接收到低电平，从而被控制关闭；当风电机组计算机模拟仿真系统31输出高电平时，非门输出低电平，三极管截止，继电器失电，其常闭触点闭合，机舱控制柜11或塔底控制柜12接收到高电平，从而被控制开启。图4所示为模拟量接口电路22的电路原理图，包括运算放大器，风电机组计算机模拟仿真系统31通过第四电阻R4与运算放大器的正向输入端连接，运算放大器的反向输入端连接在第五电阻R5和第六电阻R6之间，第五电阻R5另一端连接运算放大器输出端并连接至机舱控制柜11和塔底控制柜12，第六电阻R6另一端接地，运算放大器采用24V单电源供电，机舱控制柜11和塔底控制柜12一端的电压信号等于风电机组计算机模拟仿真系统31一端信号的两倍本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机组半物理仿真系统的接口电路，该接口电路连接于控制柜与风电机组计算机模拟仿真系统之间，其特征在于，所述接口电路包括：开关量接口电路，用于所述控制柜与风电机组计算机模拟仿真系统之间的开关量信号传输；模拟量接口电路，用于将由所述风电机组计算机模拟仿真系统输出的0～5V电压信号线性转换为所述控制柜输入的0～10V电压信号；电阻量接口电路，用于依据所述风电机组计算机模拟仿真系统输出的控制指令，以不同阻值的形式模拟不同温度，将模拟值传输至控制柜。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组半物理仿真系统的接口电路，该接口电路连接于控制柜与风电机组计算机模拟仿真系统之间，其特征在于，所述接口电路包括：开关量接口电路，用于所述控制柜与风电机组计算机模拟仿真系统之间的开关量信号传输；模拟量接口电路，用于将由所述风电机组计算机模拟仿真系统输出的0～5V电压信号线性转换为所述控制柜输入的0～10V电压信号；电阻量接口电路，用于依据所述风电机组计算机模拟仿真系统输出的控制指令，以不同阻值的形式模拟不同温度，将模拟值传输至控制柜。2.根据权利要求1所述的接口电路，其特征在于，所述开关量接口电路包括依次串联连接的第一电阻R1、光电耦合器和第二电阻R2，所述控制柜的输出端连接所述第一电阻R1，风电机组计算机模拟仿真系统的输入端连接所述第二电阻R2。3.根据权利要求2所述的接口电路，其特征在于，所述开关量接口电路还包括串联连接的非门、三极管、继电器和第三电阻R3，非门输出端连接三极管基极，三极管发射极接地，集电极连接继电器；所述风电机组计算机模拟仿真系统的输出端连接所述非门，所述控制柜的输入端连接所述第三电阻R3。...

【专利技术属性】
技术研发人员：范晓旭，陆一川，吕跃刚，田涛，吴金城，李力怀，
申请(专利权)人：龙源电力集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11