br>[0028] 根據本發(fā)明的第二方面，提供一種風電機組偏航系統與變槳系統的精細化實時仿 真平臺，所述平臺包括安裝有GH Bladed軟件的計算機、實時數字仿真儀（Real Time Digtal Simulator,RTDS)、一臺用于通信的可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller,PLC)，其中：
[0029] 所述計算機的GH Bladed軟件中建立有風電機組的風模型、機械部分模型、氣動模 型及偏航執(zhí)行機構；
[0030] 所述實時數字仿真儀RTDS中建立風電機組的電氣部分模型、變槳系統模型、偏航 系統電氣及控制部分模型；
[0031] 所述變槳系統模型包括:變槳控制單元、變槳電機及變頻器主電路、變槳執(zhí)行機 構，這些部分均建立在RTDS中，但變槳執(zhí)行機構所需的變槳負載力矩由GH Bladed軟件提 供，風電機組控制系統參照實際風機的控制系統架構構建于RTDS中；所述偏航系統電氣及 控制部分模型包括偏航控制單元、偏航電機及變頻器主電路；
[0032] GH Bladed軟件與RTDS之間通過用于通信的可編程邏輯控制器PLC(以下簡稱通信 PLC)進行實時的變量交互和通信，實現完整的實時閉環(huán)仿真。
[0033]與現有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0034]本發(fā)明能夠滿足偏航系統及變槳系統精細化仿真，其中變槳系統和偏航系統均詳 細考慮完整的控制環(huán)路、變頻主電路及電動機動態(tài)，變槳系統包含變槳控制、變槳電機驅動 控制、變槳電機及其變頻器、變槳執(zhí)行機構等部分，偏航系統包含偏航控制、偏航電機驅動 控制、偏航電機及其變頻器、偏航執(zhí)行機構等部分，且進一步與專業(yè)風電軟件Bladed充分結 合形成完整閉環(huán)系統。特別說明的是本發(fā)明關于變槳系統的構建方法同時適用于統一變槳 系統和獨立變槳系統。
[0035]本發(fā)明相比于物理變槳模擬平臺具有靈活、易改造、節(jié)能等優(yōu)勢。相比于已有聯合 仿真則彌補了現有技術偏航系統和變槳系統不夠精細化的不足，提高了精確程度，偏航負 載力矩和變槳負載力矩準確度高，且建立有柔性塔架、柔性槳葉等機械部分模型，可以對偏 航和變槳完整的控制策略進行驗證，同時精細化的仿真模型也可以展現更加豐富的動態(tài)， 從而更逼真的模擬實際機組。
【附圖說明】
[0036]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點將會變得更明顯：
[0037]圖1為本發(fā)明一實施例中平臺結構框圖；
[0038]圖2為本發(fā)明一實施例RTDS中的偏航系統模型示意圖；
[0039]圖3為本發(fā)明一實施例RTDS中的獨立變槳系統模型示意圖。
【具體實施方式】
[0040]下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術 人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術 人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明 的保護范圍。
[0041]本發(fā)明提供一種風電機組偏航系統與變槳系統的精細化實時仿真方法，所述方法 具體為：
[0042]在GH Bladed軟件中建立風電機組的風模型、機械部分模型、氣動模型及偏航執(zhí)行 機構；
[0043]在RTDS中建立風電機組的電氣部分模型、變槳系統模型、偏航系統電氣及控制部 分模型、風機主控單元；
[0044]所述變槳系統模型包括:變槳控制單元、變槳電機及變頻器主電路、變槳執(zhí)行機 構，這些部分均建立在RTDS中，但變槳執(zhí)行機構所需的變槳負載力矩由GH Bladed軟件提 供，所述偏航系統電氣及控制部分模型包括偏航控制單元、偏航電機及變頻器主電路；
[0045] 所述的GH Bladed軟件與RTDS之間通過通信PLC進行實時的變量交互和通信，實現 完整的實時閉環(huán)仿真。
[0046]根據圖1，從物理構成上看，本發(fā)明實現上述方法的風電機組偏航系統與變槳系統 的精細化實時仿真平臺，包含一臺安裝有GH Bladed軟件的Windows操作系統計算機、一臺 實時數字仿真儀(RTDS)、一臺專用于通信的可編程邏輯控制器(PLC)。其中Windows操作系 統計算機要求雙核3.0GHz以上主頻CPU配置，并帶有正確安裝驅動的以太網網口。該計算機 中安裝的Bladed軟件包括兩部分：Bladed計算主程序和Bladed自帶的與之配套的GH Hardware Test模塊，二者之間的通信接口由Bladed開發(fā)提供，實現方式是計算機內部軟件 之間的數據交換，具體參考Bladed軟件使用手冊。GH Hardware Test模塊能夠調用計算機 的以太網網口，以基于TCP/IP的協議實現Bladed計算主程序與通信PLC進行通信。如采用倍 福PLC作為通信PLC時可以采用基于TCP/IP的Twincat ADS協議。計算機以太網網口與PLC的 以太網網口之間通過網線和交換機連接。聯合仿真中為了兼顧Bladed的實時運行和運算精 度，建議安裝Bladed軟件的計算機采用多核CPU，且主頻大于3.0GHz，Bladed仿真步長建議 選取為0.005~0.01s，Bladed與通信PLC之間的通信周期建議取為0.005~0.01s。本發(fā)明方 案中，專業(yè)軟件Bladed提供柔性塔架、柔性槳葉等機械部分模型，包含于圖1中的'機械部分 模型'中。
[0047] 在具體實施中，RTDS需要配備至少一個RTDS工作站接口卡(GTWIF)、若干塊RTDS計 算板卡(GPC卡）、一塊RTDS專用模擬信號輸入板卡(GTAI)、一塊RTDS專用模擬信號輸出板卡 (GTA0)〇
[0048] 通信PLC需要配備有以太網組件、模擬輸入接口（AI)和模擬輸出接口（A0)。通信 PLC運行通信程序，實現windows計算機數據變量與電信號之間的轉換。
[0049] 風電機組的風模型、機械部分模型、氣動模型及偏航系統機械部分模型建立在 Bladed中，風電機組的電氣部分模型、變槳系統模型、偏航系統電氣及控制部分模型建立在 RTDS中，Bladed與RTDS之間通過一個專門用于通信的PLC進行通信（以下簡稱通信PLC)。風 電機組控制系統參照實際風機的控制系統架構構建于RTDS中，風電機組控制系統包括風機 主控單元、變槳控制單元、偏航控制單元、變流器控制單元。
[0050] RTDS是實時運行的，計算機性能足夠的條件下Bladed內置的GH Hardware Test模 塊可以保證其實時運行，Bladed與RTDS之間通過通信PLC進行實時的變量交互和通信，實現 完整的實時閉環(huán)仿真。
[0051 ] Bladed仿真軟件包括Bladed主計算軟件和硬件測試模塊，其中硬件測試模塊是 Bladed主計算軟件用于外部測試的配套軟件，二者之間的通信接口由Bladed開發(fā)提供，實 現方式是計算機內部軟件之間的數據交換，具體參考Bladed軟件使用手冊。
[0052] RTDS中包括電氣部分模型、變槳系統模型、偏航系統電氣及控制部分模型及風機 主控單元四個部分。如圖1所示。
[0053]聯合仿真實現過程中，數據實時傳遞，其中最基本的數據流向形成3條閉環(huán)。
[0054] 1. Bladed中的發(fā)電機實時轉速〇^通過通信PLC傳遞給RTDS后直接作為RTDS中發(fā) 電機的轉速輸入，RTDS中發(fā)電機實時轉矩仏通過通信PLC傳遞給Bladed直接作為Bladed中 當前的發(fā)電機轉矩，形成閉環(huán)1;
[0055] 2. Bladed輸出的偏航誤差通過PLC傳遞給RTDS，經過風機主控單元控制算法后，作 為偏航系統電氣及控制部分模型的偏航指令，RTDS中偏航系統電氣及控制部分模型輸出的 偏航電機轉矩通過通信PLC傳遞給Bladed直接作為Bladed中當前的偏航作動器轉矩，形成 閉環(huán)2;
[0056] 3. Bladed經由通信PLC接收槳葉當前槳距角，同時Bladed通過通信PLC為RTDS提供 當前的變槳負載力矩，形成閉環(huán)3。特別說明的是，如果采用獨立變槳系統，閉環(huán)3可拆分為3 個獨立的閉環(huán)，此時Bladed通過通信PLC為RTDS提供3個槳葉各自當前的變槳負載力矩， RTDS輸出3個槳葉各自的槳距角通過通信PLC傳遞給Bladed。
[0057]圖1中標出了不同物理部分之間的通訊