[发明专利]风电主控制系统和逆变系统的试验系统

说明书

技术领域

本发明所涉及一种风电主控制系统和逆变系统的试验系统，应用于风电主控制系统和逆变系统的研发、生产机构对其研发过程中的控制系统、逆变系统试验以及产品产业化后的出厂测试。

背景技术

对于当前国内兆瓦级风力发电机组，其产品国产化率已经在国家70％国产化率政策要求的基础上不断的提升，对于发电机、桨叶、塔筒等电气和机械部件已经能完全替代国外产品。但作为风电主控制系统和逆变系统却不能够如发电机部件一样迅速国产化。究其原因是，我国对风电运行状态的理解不足造成的，此外制约我国在风电主控系统和逆变系统发展的另外一个重要原因就是在主控系统和逆变系统设计当中和设计完成后缺乏验证手段，其表现方面主要有：

1)如果直接在风电机组实物上做控制系统和逆变系统的试验，需要冒很大的风险。首先没有通过验证的主控制系统程序有可能使风机失控，没有长时间在不同风况和工况下运行过的逆变器可能会发生器件爆炸。如果导致风电机组的损坏，其动辄千万元的损失是任何开发、设计机构都不能承受的。其次这样的试验风况是不能人为控制的，需要等到风速到达试验方案的要求，如果研发机构位于风力匮乏的地区，则完全不能采用真实样机的试验方式；

2)还有一种纯软件的试验方式，例如Bladed软件，其建模了风机包括风轮变速箱发电机等等在内的风机大部分部件。但是其即便用于主控系统的验证，其准确性值得怀疑，高额的售价也增加了研发费用，且其不适合逆变系统的试验。

3)还存在有采用直流或者交流原动机，拖动双馈发电机的试验方式，但其的试验仿真度存在缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种安全可靠且成本低的风电主控系统和逆变系统的试验系统，试验的仿真度更加接近实际情况。

为解决上述技术问题，本发明提供一种风电主控制系统和逆变系统的试验系统，包括风电主控制器和逆变控制器，所述风电主控制器和逆变控制器通过RS485进行数据传输，其特征在于：所述风电主控制器与风轮、风速、变速箱仿真柜相连，所述风轮、风速、变速箱仿真柜通过RS485与PC监控机相连，转速编码码器与风轮、风速、变速箱仿真柜相接，同时风轮、风速、变速箱仿真柜通过励磁系统与直流电动机相连。

所述风速、风轮和变速箱仿真柜包含风速模型、变速箱模型和风轮机模型及其节距角控制器模型，所述节距角控制器模型、风速模型分别与风轮机模型相连，风轮机模型与变速箱模型相连，变速箱模型与直流电机相连。

风速、风轮和变速箱仿真器的模型实现原理

风速、风轮和变速箱仿真器其中包含了风速模型、变速箱模型和风轮机模型及其节距角控制器模型。

1)风速模型

图4是风速的matlab仿真模型。其中低频分量由平均风速和通过滤波器的白噪声波形组成；高频分量则考虑到塔影效应，其分量还与风轮机自身的转动角速度有关。通过白噪声的产生，可以产生高频风速的分量。最终两者的合成，构成了风速的整体轮廓。

2)变速箱模型

图5是变速箱一阶Matlab模型，变速箱的一阶公式为：