[发明专利]一种考虑转速偏差补偿的风力机动态特性模拟系统

权利要求书

1.一种考虑转速偏差补偿的风力机动态特性模拟系统，其特征在于：由模型实时仿真部分和电机驱动部分组成；

其中模型实时仿真部分包括：速度计算模块、反馈转矩计算模块、负载转矩观测器模块、风力机仿真模型模块、风力机转速计算模块、参考转矩计算模块、转矩控制器；电机驱动部分包括：电动机、位置传感器、三相全桥变换器；

所述电动机通过传动轴与风力发电机相连，电动机的输入端与三相全桥变换器的输出端相连接；所述位置传感器的旋转部分与电动机的转子同轴安装，其静止部分固定在电动机的机壳上，所述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，输出为电动机转子转速Ω_m；

反馈转矩计算模块的输入为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；

负载转矩观测模块的输入为Ω_m、T_em，输出为负载转矩观测器的观测转矩

风力机的仿真模型模块输入为Ω_m、风速模型产生的风速v，输出为风力机模型等效至高速轴的气动转矩T_wt；

风力机转速计算模块输入为T_wt、输出为风力机模型等效至高速轴的转速Ω_wt^*；

参考转矩计算模块的输入为T_wt、Ω_wt^*、Ω_m、输出为电动机的电磁参考转矩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，初始时刻时由模型实时仿真部分随机给出一组开关信号，并传送给电机驱动部分，作用至三相全桥变换器，对电动机进行驱动。

2.根据权利要求1所述的考虑转速偏差补偿的风力机动态特性模拟系统，其特征在于：在电机驱动部分，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，传送给模型实时仿真部分，其中，k表示第k时刻；

在模型实时仿真部分，速度计算模块的输入为θ(k)，输出为电动机转子转速Ω_m(k)；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)；负载转矩观测模块输入为Ω_m(k)、T_em(k)，输出为负载转矩观测器的观测转矩风力机仿真模型模块的输入为Ω_m(k)、风速v(k)，输出为风力机模型等效至高速轴的气动转矩T_wt(k)；风力机转速计算模块输入为k-1时刻风力机模型等效至高速轴的气动转矩T_wt(k-1)、k-1时刻负载转矩观测器的观测转矩输出为风力机模型等效至高速轴的转速Ω_wt^*(k)；分别计算得到Ω_m(k)、T_wt(k)、Ω_wt^*(k)后，将此四个量输入至参考转矩计算模块，所述参考转矩计算模块输出为电动机的电磁参考转矩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，传送给电机驱动部分；

在电机驱动部分，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。