一种风力机动态特性模拟系统技术方案

本发明专利技术公开了一种风力机动态特性模拟系统，属于风力发电的技术领域。所述模拟系统包括：电动机、位置传感器、速度计算模块、加速度计算模块、风力机气动转矩计算模块、反馈转矩计算模块、参考转矩计算模块、转矩控制器、三相全桥变换器。所述模拟系统的控制方法中，参考转矩计算模块以风力机气动转矩、反馈转矩与转子加速度三个量为输入，所得到的参考转矩作为转矩控制器的输入量，对电动机进行转矩闭环控制。本发明专利技术所述的风力机模拟系统能够抑制电动机的转矩波动，因而稳定性好、模拟精度高，适用于风力机动态特性的模拟。于风力机动态特性的模拟。于风力机动态特性的模拟。

【技术实现步骤摘要】
一种风力机动态特性模拟系统


[0001]本专利技术公开了一种风力机动态特性模拟系统，属于风力发电的


技术介绍

[0002]通常一台风力发电机组从设计、制作到实际应用需要漫长而艰难的先期准备工作，同时需要考虑可能出现的极限运行工况的考核。但是受条件限制，给风力发电技术的实验研究带来了极大困难。风力机模拟技术是一行之有效的解决方案，该方案实现灵活，仅需要更改软件就可以模拟不同性能的风力机，并且省时省力，成本较低。
[0003]风力机模拟系统通常采用转矩(功率)闭环控制的电动机(如直流电机、异步电机、永磁同步电机、无刷直流电机等)来模拟实际风力机输出的转矩(功率)。现有研究大多对稳态情况下的风力机特性进行了研究，但是只研究风力机的稳态特性对考察整个系统没有实际意义。风力机动态特性的模拟非常必要，因为只有模拟完整的风力机特性，才能用于测试实际的风力发电系统，从而避免现场调试的困难。所谓风力机的动态特性模拟，是将电动机与实际风力机机械参数的差异也引入到控制策略中，不仅使稳态时模拟电动机输出功率与风力机一致，而且在风速或负载转矩变化情况下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力机动态特性模拟系统，其特征在于，所述风力机动态特性模拟系统包括：电动机、位置传感器、速度计算模块、加速度计算模块、反馈转矩计算模块、风力机气动转矩计算模块、参考转矩计算模块、转矩控制器、三相全桥变换器；其中：电动机通过传动轴与风力发电机相连；电动机输入端连接三相全桥变换器输出端，位置传感器的旋转部分与电动机的转子同轴安装，静止部分固定在电动机机壳上；位置传感器的输出为电动机的角度信号θ；速度计算模块的输入为θ，输出为转子转速Ω
m
；加速度计算模块的输入为Ω
m
，输出为转子加速度；风力机气动转矩计算模块中搭建了风力机的仿真模型，该模块输入为Ω
m
、风速模型产生的风速v，输出为风力机仿真模型等效至高速轴的气动转矩T
wt
；反馈转矩计算模块输入为θ与电动机的三相电流i
a
、i
b
、i
c
，输出为反馈转矩T
em
；参考转矩计算模块的输入为T
wt
、T
em
与转子加速度，输出为电动机的参考转矩T
em*
；转矩控制器输入为T
em*
、T
em
，输出为开关信号；三相全桥变换器的输入为开关信号，输出为i
a
、i
b
、i
c
；所述模拟系统在离散控制下，初始时刻时由仿真部分随机给出一组开关信号，传送给实物部分，作用至三相全桥变换器，对电动机进行驱动，所述模拟系统的工作流程如下：在实物部分，分别对位置传感器的输出的电动机的角度信号θ(k)，电动机的三相电流i
a
(k)、i
b
(k)、i
c
(k)进行采样，传送给仿真部分，其中，k表示第k时刻；在仿真部分，速度计算模块的输入为θ(k)，输出为转子转速Ω
m
(k)；加速度计算模块的输入为Ω
m
(k)、上一时刻的转子转速Ω
m
(k
‑
1)，输出为k时刻的转子加速度；反馈转矩计算模块输入为θ(k)与i
a
(k)、i
b
(k)、i
c
(k)，输出为反馈转矩T
em
(k)；风力机气动转矩计算模块的输入为Ω
m
(k)、风速v(k)，输出为风力机仿真模型等效至高速轴的气动转矩T
wt
(k)；分别计算得到T
wt
(k)、k时刻的转子加速度、上一时刻的反馈转矩T
em
(k
‑
1)后，将此三个量输入至参考转矩计算模块，该模块输出为电动机的参考转矩T
em*
(k)，将T
em*
(k)与T
em
(k)作为转矩控制器的输入，进行转矩闭环控制，输出为开关控制信号，传送给实物部分；在实物部分，三相全桥变换器的输入为开关控制信号，开关控制信号作用后，输出三相电流，进而驱动电动机旋转，由电动机带动风力发电机旋转；k+1时刻再分别对角度信号θ(k+1)和三相电流i
a
(k+1)、i
b
(k+1)、i
c
(k+1)进行采样，按照上述工作流程进入下一个周期的控制。2.根据权利要求1所述的一种风力机动...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭鸿浩，林欣欣，杨浩，姜本笑，郭前岗，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：