算并疊加在電動機轉(zhuǎn)動慣量上， 即變槳電動機的轉(zhuǎn)動慣量按照= + /_設定，其中Jpm為變槳電動機自身轉(zhuǎn)動
[貝里。
[0074] 仿真中變槳電機以轉(zhuǎn)速作為輸出，所得到的電機轉(zhuǎn)速通過積分可得到電機轉(zhuǎn)子位 置01。01-方面作為坐標旋轉(zhuǎn)變換和坐標旋轉(zhuǎn)逆變換的旋轉(zhuǎn)角度，同時Θ:除以N gbp可以得到 實測槳葉1槳距角，且Θ:除以Ngbp并微分可得到實測槳葉1變槳速率。
[0075] 槳葉2與槳葉3變槳模型與上述槳葉1變槳模型的結(jié)構(gòu)完全一致。獨立變槳系統(tǒng)的 完整模型示意圖如圖3所示，圖中符號的數(shù)字下標代表槳葉編號。
[0076]若考慮的是統(tǒng)一變槳系統(tǒng)，則變槳電機轉(zhuǎn)動慣量·^ ， 其中Jpi為槳葉1繞變槳軸線的轉(zhuǎn)動慣量，Jp2為槳葉2繞變槳軸線的轉(zhuǎn)動慣量，Jp3為槳葉3繞 變槳軸線的轉(zhuǎn)動慣量，Jpm為變槳電動機自身轉(zhuǎn)動慣量。此時統(tǒng)一變槳系統(tǒng)中的變槳負載力 矩TLp = TLpl+TLp2+TLp3，其中TLpl、T Lp2、TLp3分別為Bladed提供的槳葉1、2、3的變槳負載力矩， Tlp除以變槳變速箱變比Ngbp作為RTDS中變槳電機的機械輸入轉(zhuǎn)矩TLpm。
[0077] 本發(fā)明的核心部分已經(jīng)經(jīng)過構(gòu)建好的平臺進行證明，是可行的且結(jié)果正確。仿真 過程中通信PLC采用倍福PLC，RTDS與通信PLC采用ADS通信協(xié)議，Bladed仿真步長選取為 0.01s〇
[0078] 以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述 特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影 響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。
【主權項】
1. 一種風電機組偏航系統(tǒng)與變槳系統(tǒng)精細化實時仿真方法，其特征在于： 在GH Bladed軟件中建立風電機組的風模型、機械部分模型、氣動模型及偏航系統(tǒng)機械 部分模型； 在RTDS中建立風電機組的電氣部分模型、變槳系統(tǒng)模型、偏航系統(tǒng)電氣及控制部分模 型、風機主控單元； 所述變槳系統(tǒng)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(gòu)，這 些部分均建立在RTDS中，但變槳執(zhí)行機構(gòu)所需的變槳負載力矩由GH Bladed軟件提供;所述 偏航系統(tǒng)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； 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(xiàn)完整 的實時閉環(huán)仿真。2. 根據(jù)權利要求1所述的風電機組偏航系統(tǒng)與變槳系統(tǒng)精細化實時仿真方法，其特征 在于，所述精細化實時仿真過程中，數(shù)據(jù)實時傳遞，其中最基本的數(shù)據(jù)流向形成3條閉環(huán)，分 別為： 第1條:GH Bladed軟件中的發(fā)電機實時轉(zhuǎn)速《8通過通信PLC傳遞給RTDS后直接作為 RTDS中發(fā)電機的轉(zhuǎn)速輸入，RTDS中發(fā)電機實時轉(zhuǎn)矩1^通過通信PLC傳遞給GHBladed軟件直 接作為GH Bladed軟件中當前的發(fā)電機轉(zhuǎn)矩，形成第1條閉環(huán)； 第2條:GH Bladed軟件輸出的偏航誤差通過PLC傳遞給RTDS，經(jīng)過風機主控單元控制算 法后，產(chǎn)生偏航系統(tǒng)電氣及控制部分模型的偏航指令，RTDS中偏航系統(tǒng)電氣及控制部分模 型輸出的偏航電機轉(zhuǎn)矩通過通信PLC傳遞給GH Bladed軟件直接作為GHBladed軟件中當前 的偏航作動器轉(zhuǎn)矩，形成第2條閉環(huán)； 第3條:RTDS經(jīng)由通信PLC接收槳葉當前槳距角，同時通過通信PLC為RTDS提供當前的變 槳負載力矩，形成第3條閉環(huán);如果采用獨立變槳系統(tǒng)，第3條閉環(huán)可拆分為3個獨立的閉環(huán)。3. 根據(jù)權利要求2所述的風電機組偏航系統(tǒng)與變槳系統(tǒng)精細化實時仿真方法，其特征 在于，所述計算機與通信PLC之間采用基于TCP/IP的雙向數(shù)據(jù)通信，其中由GH Bladed軟件 流向通信PLC的變量包括:風速信號、偏航誤差、發(fā)電機轉(zhuǎn)速信號、發(fā)電機功率信號、槳葉的 變槳負載力矩、機艙軸線與正北方向夾角；由通信PLC流向GHBladed軟件的變量包括:槳葉 的槳距角、發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩和偏航作動器轉(zhuǎn)矩。4. 根據(jù)權利要求2所述的風電機組偏航系統(tǒng)與變槳系統(tǒng)精細化實時仿真方法，其特征 在于，所述RTDS流向通信PLC的模擬通信變量，包括:槳葉的槳距角、發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩和偏 航作動器轉(zhuǎn)矩。5. 根據(jù)權利要求2所述的風電機組偏航系統(tǒng)與變槳系統(tǒng)精細化實時仿真方法，其特征 在于，所述通信PLC流向RTDS的模擬通信變量，包括:風速信號、偏航誤差、發(fā)電機轉(zhuǎn)速信號、 發(fā)電機功率信號、槳葉的變槳負載力矩、機艙軸線與正北方向夾角。6. 根據(jù)權利要求5所述的風電機組偏航系統(tǒng)與變槳系統(tǒng)精細化實時仿真方法，其特征 在于，所述RTDS中的偏航電機以機械轉(zhuǎn)速作為輸入，其機械轉(zhuǎn)速通過以下方式間接獲得： RTDS接收輸入的機艙與正北方向的夾角信號，實測機艙與正北方向的夾角求微分后乘以偏 航變速裝置的變比Ngby得到偏航電機轉(zhuǎn)速。7. 根據(jù)權利要求1-5任一項所述的風電機組偏航系統(tǒng)與變槳系統(tǒng)精細化實時仿真方 法，其特征在于，所述RTDS中電氣部分模型，包括發(fā)電機、變流器及其保護電路、變流器控制 單元、機組升壓變壓器、線路、風場升壓變壓器、故障模擬電路以及電網(wǎng)；其中，所述發(fā)電機 和變流器拓撲根據(jù)機組類型選取;所述故障模擬電路位于升壓變低壓母線上，用于模擬故 障發(fā)生進行低電壓穿越測試;所述發(fā)電機、變流器、網(wǎng)側(cè)濾波器及機組升壓變壓器建立在小 步長模型中，所述線路、風場升壓變壓器、故障模擬電路、電網(wǎng)建立在大步長模型中。8. 根據(jù)權利要求1-5任一項所述的風電機組偏航系統(tǒng)與變槳系統(tǒng)精細化實時仿真方 法，其特征在于，所述變槳系統(tǒng)模型分為統(tǒng)一變槳系統(tǒng)模型和獨立變槳系統(tǒng)模型，統(tǒng)一變槳 系統(tǒng)模型中三個槳葉共用一套變槳執(zhí)行機構(gòu)，此時的變槳負載為3個槳葉的變槳負載力矩 之和;獨立變槳系統(tǒng)模型中各個槳葉由獨立的變槳執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動。9. 根據(jù)權利要求8所述的風電機組偏航系統(tǒng)與變槳系統(tǒng)精細化實時仿真方法，其特征 在于，所述RTDS中風機主控單元，實現(xiàn)以下功能：控制機組的啟動、并網(wǎng)、停機;機組的偏航 對風及解纜控制；按上級功率指令方式或機組最大功率跟蹤方式，分別為變流器和變槳系 統(tǒng)發(fā)送功率指令和槳距角指令，控制機組變速變槳運行;機組監(jiān)測與保護;機組故障診斷與 智能維護;風機主控單元接收輸入的發(fā)電機轉(zhuǎn)速、電功率及偏航誤差信號，通過主控算法為 所述RTDS中變流器控制單元提供轉(zhuǎn)矩及無功指令，為變槳系統(tǒng)提供槳距角指令，為偏航系 統(tǒng)提供偏航指令;對于獨立變槳系統(tǒng)，風機主控單元提供各個槳葉獨立的槳距角指令。10. -種用于實現(xiàn)上述權利要求1-9任一項所述方法的風電機組偏航系統(tǒng)與變槳系統(tǒng) 精細化實時仿真平臺，所述平臺由安裝有GH Bladed軟件的計算機、RTDS、通信PLC，其特征 在于： 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(gòu)； 所述實時數(shù)字仿真儀RTDS中建立風電機組的電氣部分模型、變槳系統(tǒng)模型、偏航系統(tǒng) 電氣及控制部分模型、風機主控單元； 所述變槳系統(tǒng)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(gòu)，這 些部分均建立在RTDS中，但變槳執(zhí)行機構(gòu)所需的變槳負載力矩由GH Bladed軟件提供，所述 偏航系統(tǒng)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； 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(xiàn)完整的實時 閉環(huán)仿真。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種風電機組偏航系統(tǒng)與變槳系統(tǒng)精細化實時仿真平臺及方法，所述方法為：在GH？Bladed軟件中建立風電機組的風模型、機械部分模型、氣動模型及偏航系統(tǒng)機械部分模型；在RTDS中建立風電機組的電氣部分模型、變槳系統(tǒng)模型、偏航系統(tǒng)電氣及控制部分模型；變槳系統(tǒng)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(gòu)，偏航系統(tǒng)模型包括偏航控制單元、偏航電機及變頻器主電路；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(xiàn)完整的實時閉環(huán)仿真。本發(fā)明詳細考慮變槳動態(tài)和偏航動態(tài)的風電機組整機模型，能很好的滿足變槳系統(tǒng)和偏航系統(tǒng)的研究需要，精確程度提高。
【IPC分類】G05B17/02
【公開號】CN105549423
【申請?zhí)枴緾N201610007849
【發(fā)明人】蔡旭, 賈鋒, 李征, 曹云峰, 張琛, 蔡游明, 王磊, 李悅強
【申請人】上海交通大學
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月6日