一种风电变桨电机控制器硬件在环实现方法技术

本发明专利技术涉及一种风电变桨电机控制器硬件在环实现方法，属于风电变桨电机控制技术领域，该方法基于Matlab/Simulink平台建立变桨电机及其控制器模型，包括以下步骤：S1：根据设计目标建立Matlab/Simulink平台的风电变桨电机及其控制系统离线仿真模型；S2：根据Simulink离线仿真模型中的风电变桨电机控制模型自动生成代码，并将所述代码下载到实际控制器；S3：将Simulink离线仿真模型中的风电变桨电机硬件模型下载到硬件在环仿真平台；S4：利用所述代码的实际控制器和硬件在环仿真平台中的变桨电机模型进行硬件在环仿真测试。本发明专利技术方法相较于离线仿真具有较高的置信度，有效地节约开发总成本，提高开发效率，并且保障了开发人员的人生安全。

【技术实现步骤摘要】
一种风电变桨电机控制器硬件在环实现方法
本专利技术属于风电变桨电机控制
，涉及一种风电变桨电机控制器硬件在环实现方法。
技术介绍
随着化石能源的大量使用带来的能源枯竭和环境污染等问题日益严重，清洁的、可再生的新能源得到广泛研究应用。风能是主要的新能源之一，近年来，电网中来源于风能转化的电能占比越来越高，而风电变桨电机的控制是保证风力发电系统安全可靠高效工作的关键，因此对风电变桨电机控制的研究具有重要的现实意义。现有的风电变桨电机控制的开发方法通常需要手工编写控制算法代码，并下载到控制器中进行实际变桨电机控制调试。由于变桨电机控制复杂，容易受电机参数时变和非线性的影响，往往导致常规控制器研发周期长，难以适应变桨电机参数变化的问题。虽然现有变桨电机及其控制算法的仿真模型为变桨电机控制器开发提供了一定的支撑，但是离线仿真模型往往忽略了控制器实时性和变桨电机参数非线性。虽然在离线仿真的基础上，目前也推出了快速原型和硬件在环的方法，但是这些方法要么控制器为模型，变桨电机为实物；要么控制器为实时控制器，变桨电机为模型，一定程度上难以适应控制器参数和变桨电机参数调节的适应性，因此，有必要研发一种控制器和变桨电机参数同时可以调节的方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种风电变桨电机控制器硬件在环实现方法，结合快速原型开发和常规硬件在环的优点，基于Matlab/Simulink平台建立变桨电机及其控制离线系统仿真模型，使得离线仿真结果满足要求后，在此模型基础上进行硬件在环仿真测试。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种风电变桨电机控制器硬件在环实现方法，该方法基于Matlab/Simulink平台建立变桨电机及其控制器模型，包括以下步骤：S1：根据设计目标建立Matlab/Simulink平台的风电变桨电机及其控制系统离线仿真模型；S2：根据Simulink离线仿真模型中的风电变桨电机控制模型自动生成代码，并将所述代码下载到实际控制器；S3：将Simulink离线仿真模型中的风电变桨电机硬件模型下载到硬件在环仿真平台；S4：利用所述代码的实际控制器和硬件在环仿真平台中的变桨电机模型进行硬件在环仿真测试。进一步，步骤S1具体包含：S11：根据实际情况建立风电变桨电机的大功率部件的硬件模型；S12：根据控制策略建立风电变桨电机控制部分模型；S13：调整风电变桨电机软件控制参数和硬件模型参数，直至仿真控制效果满足要求。进一步，步骤S2具体包含：S21：设定Optimization中的默认数据类型；S22：在硬件实现规定中配置微控制器芯片类型、厂商和字长，配置硬件开发板的接口和时钟；S23：在CodeGeneration中配置系统目标文件、目标语言、工具链，配置完成后自动生成代码。进一步，步骤S3具体为：将在环仿真平台与PC通过数据线相连，通过平台相关的在环软件，实现Simulink与在环仿真平台的连接，然后将Simulink硬件模型下载到在环仿真平台。进一步，步骤S4具体为：S41：在环仿真平台中的变桨电机模型模拟实际控制对象，将变桨电机实际控制器与仿真平台相连进行数据交互，在环仿真平台反馈电机信号给实际控制器用于控制，实际控制器对电机信号处理后输出PWM信号给在环仿真平台以控制逆变器，进而控制风电变桨电机；S42：根据在环仿真平台中变桨电机模型的工作情况调整控制参数使变桨电机模型的工作情况达到控制要求；S43：若实际控制目标参数发生变化，则对变桨电机硬件模型参数进行修改，并重新调整控制参数，使控制效果满足设计要求。进一步，所述电机信号包含电机的电压、电流和转速信号。本专利技术的有益效果在于：结合现有快速原型和常规硬件在环的优点，利用变桨电机及其控制器模型的建立和自动代码生成实现了Matlab离线仿真和硬件在环仿真的无缝衔接，以及变桨电机的模型化。在变桨电机难以进行实际现场测试时，通过硬件在环仿真的方式模拟变桨电机的实际工况，验证实时控制器的控制性能，相较于离线仿真具有较高的置信度，有效地节约开发总成本，提高开发效率，并且保障了开发人员的人生安全。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为本专利技术实施例的系统流程图；图2为本专利技术实施例的Matlab/Simulink变桨电机及其控制器系统仿真模型图；图3为本专利技术实施例的变桨电机及其控制器硬件在环仿真时的流程图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。图1为本专利技术方法的具体实施流程图，首先，根据控制目标建立Matlab/Simulink平台的变桨电机及其控制系统模型，并进行离线仿真，使得仿真控制效果满足设计要求；然后，将Simulink变桨电机控制模型部分自动生成控制代码，并将代码下载到实际控制器，Simulink变桨电机模型部分下载到硬件在环仿真平台；最后，利用自动生成的代码的实际控制器和硬件仿真平台中的变桨电机模型进行硬件在环仿真，实现风电变桨电机及其控制器硬件在环的控制与测试。本实施例选用控制芯片为TI公司生产的DSP信号处理器，具体型号为TMS320F28335，硬件在环仿真平台为NI实时仿真系统，变桨电机为三相异步电机，采用转子磁场定向控制技术，对风电桨桨距角进行实时精确控制。包含如下实施步骤：首先，根据设计要求建立如图2所示的Matlab/Simulink变桨电机及其控制器离线仿真系统模型，包括变桨电机控制模型以及大功率硬件模型：控制模型主要根据本实施例所用转子磁场定向技术控制建立的数学运算框图，大功率硬件模型主要为逆变器和变桨电机模型。调整控制模型和硬件模型参数使变桨电机控制效果满足设计要求。其次，根据Matlab离线仿真模型中的软件控制模型进行自动代码生成，并将自动生成的代码下载到DSP28335控制器中。根据TMS320F28335芯片基本特性在Matlab配置相应环境参数，具体需要对ConfigurationParameter中的参数进行配置：1)：设定Optimization中的默认数据类型为single型；2)：在硬件实现(HardwareImplementation)规定中配置硬件板为TIDelfinoF2833x、选择时间基准触发为ADCINT1，芯片型号为F28335；3)：在CodeGeneration中配置系统目标文件、目标语言为C语言、工具链toolchain为TICCSv6(c2000)等；以上配置完成后可通过Ctrl+B自动生成代码。然后，将变桨电机离线仿真系统模型中的硬件模型下载到NI硬件在环仿真平台，通过数据线与PC相连，利用NIVeriStand软件调用Matlab中建立的Simulink变桨电机硬件模型，并将此硬件模型下载到硬件在环仿真平台。最后，利用自动生成的代码和硬件模型进行变桨电机及其控制器硬件在环仿真测试，并根据调试结果修改控制参数和硬件模型。如图3所示，硬件在环仿真平台模拟实际控制对象，将控制器与仿真平台相连进行数据交互，仿真平台反馈变桨电机的电压、电流和转速信号给DSP28335控制器用于控制，控制器对电机信号处理后输出PWM信号给仿真平台以控制逆变器，进而控制变桨电机，最终控制变桨电机的桨距角；根据在环仿真平台中变桨电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风电变桨电机控制器硬件在环实现方法，其特征在于：该方法基于Matlab/Simulink平台建立变桨电机及其控制器模型，包括以下步骤：S1：根据设计目标建立Matlab/Simulink平台的风电变桨电机及其控制系统离线仿真模型；S2：根据Simulink离线仿真模型中的风电变桨电机控制模型自动生成代码，并将所述代码下载到实际控制器；S3：将Simulink离线仿真模型中的风电变桨电机硬件模型下载到硬件在环仿真平台；S4：利用所述代码的实际控制器和硬件在环仿真平台中的变桨电机模型进行硬件在环仿真测试。

【技术特征摘要】
1.一种风电变桨电机控制器硬件在环实现方法，其特征在于：该方法基于Matlab/Simulink平台建立变桨电机及其控制器模型，包括以下步骤：S1：根据设计目标建立Matlab/Simulink平台的风电变桨电机及其控制系统离线仿真模型；S2：根据Simulink离线仿真模型中的风电变桨电机控制模型自动生成代码，并将所述代码下载到实际控制器；S3：将Simulink离线仿真模型中的风电变桨电机硬件模型下载到硬件在环仿真平台；S4：利用所述代码的实际控制器和硬件在环仿真平台中的变桨电机模型进行硬件在环仿真测试。2.根据权利要求1所述的一种风电变桨电机控制器硬件在环实现方法，其特征在于：步骤S1具体包含：S11：根据实际情况建立风电变桨电机的大功率部件的硬件模型；S12：根据控制策略建立风电变桨电机控制部分模型；S13：调整风电变桨电机软件控制参数和硬件模型参数，直至仿真控制效果满足要求。3.根据权利要求2所述的一种风电变桨电机控制器硬件在环实现方法，其特征在于：步骤S2具体包含：S21：设定Optimization中的默认数据类型；S22：在硬件实现规定中配置微控制器芯片类型、厂商和字长，配置硬件开发板的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，钟懿，黄樟坚，刘行中，谢翔杰，姚然，何蓓，梁媛媛，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50