[发明专利]模拟风电机组运行的仿真方法、装置及PLC系统

说明书

技术领域

本申请涉及风力发电风电机组技术领域，尤其涉及一种在风电机组的PLC系统中模拟风电机组运行的仿真方法、装置及一种风电机组的PLC系统。

背景技术

随着风力发电风电机组的快速发展，控制系统软件硬件开发、风电机组测试、故障分析诊断、人员培训等各方面都对风力发电风电机组仿真平台提出了更高的要求。但是，现有技术中多将风力发电风电机组系统与仿真平台分成两个独立的系统，中间以下位机或通讯模块连接，需要进行复杂的通信协议涉及才可搭建繁杂的风力发电风电机组仿真平台。另外，现有风力发电机仿真测试系统架构较松散、繁杂、不易理解，仿真系统中的部分程序模块分别存放在不同的计算机或PLC（Programmable Logic Controller，即可编程逻辑控制器）系统中，需花大量的时间、人力、物力开发各独立程序、配置通信协议，操作人员需经过长时间的培训才能掌握测控系统的操作方法。因此，现有的风电机组仿真系统不够灵活、独立，其可移植性、可扩展性都很差，而且不能根据特定的仿真目的，搭建相应的风电机组模型，这在一定程度上影响了工作人员的对系统的体验，降低了研究效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在风电机组的PLC系统中模拟风电机组运行的仿真方法、装置及一种PLC系统。采用本发明所述仿真方法、装置及PLC系统不仅能够在不依靠硬件的情况下模拟实际风电机组的运行，有效降低仿真平台的搭建成本，而且能够根据与所述PLC系统连接的外部模块实现不同的仿真目的，以满足不同的研究分析需要。

据本发明的一方面，提供一种在风电机组的PLC系统中模拟风电机组运行的仿真方法，所述仿真方法包括：模拟风电机组在任一运行模式下的状态信息；对模拟的状态信息进行逆逻辑数据转换，以便PLC系统根据转换的结果切换至另一运行模式；获取PLC系统切换的另一运行模式，并根据获取的运行模式模拟风电机组在获取的运行模式下的状态信息。

优选地，所述对模拟的状态信息进行逆逻辑转换的步骤包括：通过PLC系统的LREAL_TO_INT接口对模拟的状态信息进行逆逻辑转换。

优选地，所述模拟风电机组在该运行模式下的状态信息的步骤包括：当获取的运行模式为待机模式时，模拟风电机组在待机模式下的状态信息；当获取的运行模式为启动模式时，模拟风电机组在启动模式下的状态信息；当获取的运行模式为加速模式时，模拟风电机组在加速模式下的状态信息；当获取的运行模式为发电模式时，模拟风电机组在发电模式下的状态信息；当获取的运行模式为停机模式时，模拟风电机组在停机模式下的状态信息。

优选地，所述模拟风电机组在发电模式下的状态信息的步骤包括：根据风电机组的机组功率系数、机械特性方程、周围的环境信息以及PLC系统给定的扭矩和桨距角，模拟风电机组发电的转速、响应的扭矩和桨距角。

优选地，所述周围输入的环境信息为周围的风信号和周围的空气密度。

优选地，所述风电机组的机械特性方程包括：

Ta=0.5ρCpπR³V²/λ

其中，Ta为风电机组的气动扭矩，ρ为周围的空气密度，R为风电机组的叶轮半径，Cp为风电机组的功率系数，V为周围的风信号的风速，λ为风电机组的叶尖速比；或者，

Pa=0.5ρSCpV³

其中，Pa为风电机组的气动功率，ρ为周围的空气密度，S为风电机组的叶片扫风面积，Cp为风电机组的功率系数，V为周围的风信号的风速。

优选地，在根据风电机组的机组功率系数、机械特性方程、周围的环境信息以及PLC系统给定的扭矩和桨距角，模拟风电机组发电的转速、响应的扭矩和桨距角以前，所述仿真方法还包括：模拟风电机组周围的环境信息。

优选地，所述模拟风电机组周围的环境信息的步骤包括：通过读取PLC系统中预置的环境信息数据模拟风电机组周围的环境信息；或者，通过连接到PLC系统的环境信息传感器模拟风电机组周围的环境信息。

优选地，所述模拟风电机组发电的转速的步骤包括：通过在PLC系统中构建的闭环发电模型模拟风电机组发电的转速；或者，通过连接到PLC系统的PC中的闭环发电模型模拟风电机组发电的转速。

优选地，所述仿真方法还包括：模拟风电机组响应的扭矩。

优选地，所述模拟风电机组响应的扭矩的步骤包括：通过在PLC系统中构建的闭环发电模型模拟风电机组响应的扭矩；或者，通过连接到PLC系统的变流器试验台模拟风电机组响应的扭矩；或者，通过连接到PLC系统的PC中的闭环发电模型模拟风电机组响应的扭矩。