[发明专利]一种基于转矩闭环控制的风力机柔性传动特性的模拟方法

权利要求书

1.一种基于转矩闭环控制的风力机柔性传动特性的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、建立由风力机和齿轮箱、发电机组成的质量块等效模型；将模型中连接发电机与风力机的传动轴作为高速轴并考虑其弹性系数和阻尼系数，建立发电机与风力机连接时的柔性传动模型的运动方程，具体为：

其中，Ω′_wt为风力机转速的高速轴折算值；Ω_g为发电机转速，即高速轴转速；θ′_wt为风力机机械角度往高速轴折算后的值；θ_g为发电机转子的机械角度，且两个角度与机械转速满足关系：dθ′_wt/dt＝Ω′_wt，dθ_g/dt＝Ω_g；J′_wt、B′_wt为风力机转动惯量与摩擦系数折算到高速轴的值；J_g、B_g为发电机转动惯量和摩擦系数；T′_wt为风力机气动转矩折算到高速轴的值；T_g为发电机转矩；K_tg、B_tg表示高速轴弹性系数和阻尼系数；T_{hs_wt}为高速轴传递的机械转矩；

步骤2、将根据发电机转速范围选择的模拟电机与发电机通过刚性轴同轴连接，建立发电机与模拟电机连接时的运动方程，具体为：

其中，T_{hs_m}、Ω_m为发电机与模拟电机连接时刚性轴传递的机械转矩与转速；T_em为模拟电机电磁转矩；B_m、J_m为模拟电机转动惯量与摩擦系数；

步骤3、将所述刚性轴传递的机械转矩、转速应与质量块等效模型中高速轴传递的机械转矩、转速相等为条件，其具体为：

T_{hs_m}＝T_{hs_wt}＝T_hs

Ω_m＝Ω_g＝Ω

并将所述条件代入步骤1和步骤2建立的运动方程并进行拉氏变换，获得关于转矩与转速的三元方程组，并实时解算该三元方程组得到模拟电机转矩且作为转矩参考值；

其中，所述获得关于转矩与转速的三元方程组，具体为：

其中，Ω′_wt为风力机转速的高速轴折算值；T′_wt为风力机气动转矩折算到高速轴的值；s为拉普拉斯算子；T_hs和Ω泛指机械转矩、转速；

步骤4、对模拟电机进行转矩闭环控制，实时跟随模拟电机转矩参考值以复现该转矩，实现柔性传动风力机动态特性的模拟。