基于风电机组工况仿真的变桨测试平台及测试方法技术

本发明专利技术提供一种基于风电机组工况仿真的变桨测试平台，包括：仿真PC，用于运行仿真软件模拟风电场在不同工况下的负载；接口PLC，用于模拟风电场主控制器并向待测变桨系统发送指令；加载系统，用于将仿真PC给出的典型风机载荷加载到待测变桨系统上；配电系统，所述配电系统用于给加载系统、待测变桨系统、仿真PC和接口PLC供电以及提供电路保护。通过搭建基于风电机组工况仿真的变桨测试平台，以对比和测试不同品牌或型号的变桨系统的性能是否满足技术要求，验证主控程序中变桨控制算法与仿真程序的差异性，在现场测试无法具备极端工况的条件下，通过实验环境模拟极端工况来评估机组在该工况下的运行情况和变桨响应对机组载荷的影响。

【技术实现步骤摘要】
基于风电机组工况仿真的变桨测试平台及测试方法
本专利技术涉及风力发电
，具体涉及一种基于风电机组工况仿真的变桨测试平台及测试方法。
技术介绍
变桨系统是风电机组的核心部件之一，对机组安全、稳定、高效发电有着十分重要的作用。现阶段风电行业中用于降载、提高发电量等方面的智能控制技术大多是通过变桨来实现，基于提升发电量和适应环境及风资源差异的需求，需要不断开发变桨系统新产品和新技术，而对于变桨系统新产品性能和新技术的验证仅停留在静态软件仿真层面，在实际物理环境中的适应性及运行稳定性验证则需要依赖于现场测试，且现有的变桨系统的加载测试仅限于给定的恒定转矩，无法验证变桨系统在动态载荷下的性能，变桨控制策略仿真参数也缺乏相应的试验验证平台，在投运风场进行测试影响机组的安全发电和客户的效益。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的问题是提供一种基于风电机组工况仿真的变桨测试平台，通过开环测试和闭环测试来验证待测变桨系统的性能，实现在试验环境下风电机组主控程序中变桨控制算法与仿真程序的差异性验证。本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题：本专利技术提供一种基于风电机组工况仿真的变桨测试平台，包括：仿真PC，用于运行仿真软件模拟风电场在不同工况下的负载；接口PLC，用于模拟风电场主控制器并向待测变桨系统发送指令，所述仿真PC与接口PLC通讯连接；加载系统，用于将仿真PC给出的典型风机载荷加载到待测变桨系统上，同时用于将在发电状态下的电能反馈至配电系统中；配电系统，所述配电系统与加载系统、待测变桨系统、仿真PC和接口PLC电连接，所述配电系统用于给加载系统、待测变桨系统、仿真PC和接口PLC供电以及提供电路保护。进一步，所述加载系统包括加载PLC、加载驱动和加载电机，所述加载PLC分别与仿真PC和加载驱动连接，所述加载驱动用于将加载系统发电状态下的电能反馈到配电系统中，所述加载电机用于将模拟的变桨系统负载加载到变桨系统上。进一步，所述加载驱动包括预充电模块、AFE整流回馈模块和驱动模块，所述预充电模块用于对驱动模块进行预充电，所述AFE整流回馈模块用于将配电系统供电接入到驱动模块的直流回路并将加载系统发电状态下的电脑反馈到配电系统中，所述驱动模块用于控制加载电机运转。进一步，所述待测变桨系统包括变桨PLC、变桨驱动和变桨电机，所述变桨PLC用于接收接口PLC的控制信号并将控制信号发送至变桨驱动，所述变桨驱动用于控制变桨电机的运转。进一步，还包括固定底座，所述变桨电机和加载电机安装在固定底座上，所述变桨电机和加载电机分别通过联轴器与转矩传感器连接，所述转矩传感器与加载驱动电连接。进一步，还包括操作台，所述仿真PC和所述仿真PLC安装在操作台上，所述操作台上还设置有人机交互窗口。进一步，所述配电系统包括断路器和开关电源。本专利技术还提供一种基于风电机组工况仿真的变桨测试平台的测试方法，其包括如下步骤：S1、分离测试：将变桨电机与联轴器脱离保持加载电机与扭矩传感器和联轴器连接，使得变桨电机和加载电机分离，分别识别加载电机和变桨电机惯性；S2、耦合测试：将变桨电机通过联轴器与加载电机连接后进行耦合测试，包括，S21、加载系统阶跃测试：仿真软件通过加载系统施加扭矩重复变桨系统阶跃测试，以识别变桨系统内的位置和速率控制器的参数，并与仿真软件模拟的变桨线性模型对比验证；S22、恒速转矩调频测试：仿真软件控制变桨系统以恒定速度运转，通过加载系统施加正弦转矩信号进行测试，并更新加载PLC动态补偿值和仿真软件模拟的变桨系统模型，使其与实际的待测变桨系统相匹配，以确定系统的延迟和响应；S3、开环测试：通过仿真软件将变桨控制命令发送到待测变桨系统控制变桨电机的运转，并将扭矩命令发送到加载系统控制加载电机的运转，分别在加载PLC无补偿和激活补偿控制器的情况下，测试并比较加载系统的测量变桨角度与扭矩和仿真模型中计算的变桨角度与扭矩，并进行记录；S4、闭环测试：禁用仿真软件模拟的变桨系统模型，仿真软件将变桨命令发送到变桨系统控制变桨电机的运转，并将扭矩命令发送到加载系统控制加载电机的运转，通过加载系统将测量的转矩、角度和速率反馈到仿真软件中，并将此测试结果与开环测试结果进行比较；S5、系统测试：仿真软件将模拟风电场的典型载荷工况通过加载系统加载到待测变桨系统上，通过接口PLC将变桨控制命令发送到待测变桨系统，仿真软件给出的变桨角度和速度与待测变桨系统实际测量的变桨角度和速度进行比较，验证其动态载荷下的控制性能和响应性能。进一步，在步骤S1中还包括：S11、变桨系统阶跃测试：测试变桨电机速度和位置控制命令能否通过PLC发送到变桨系统，变桨系统控制变桨电机能否响应正确，变桨系统测量的变桨电机的速度和位置能否通过接口PLC反馈到仿真软件，然后通过仿真软件记录变桨系统的位置以及变桨位置命令的阶跃变化，同时通过仿真软件自动识别变桨系统的通信延迟和控制命令的响应情况；S12、变桨系统调频测试：通过仿真软件以0.1Hz至10Hz的频率范围自动调节变桨位置命令，验证变桨系统阶跃测试中仿真软件识别的变桨系统参数；S13、加载系统转矩阶跃测试：测试加载电机速度和位置的控制信号是否能从仿真软件传递到加载PLC后传递到加载驱动器并控制加载电机的运转，加载电机能否根据控制命令正确响应，加载驱动器测量的加载电机速度、位置能否从加载PLC反馈到仿真PLC，然后通过仿真软件自动识别加载驱动的通信延迟和加载驱动的扭矩响应。进一步，在分离测试完成后检查检查结果并确保收集的数据有效后，再将变桨电机通过联轴器与加载电机连接后进行耦合测试。由上述技术方案可知，本专利技术的有益效果：本专利技术提供一种基于风电机组工况仿真的变桨测试平台，包括：仿真PC，用于运行仿真软件模拟风电场在不同工况下的负载；接口PLC，用于模拟风电场主控制器并向待测变桨系统发送指令，所述仿真PC与接口PLC通讯连接；加载系统，用于将仿真PC给出的典型风机载荷加载到待测变桨系统上，同时用于将在发电状态下的电能反馈至配电系统中；配电系统，所述配电系统与加载系统、待测变桨系统、仿真PC和接口PLC电连接，所述配电系统用于给加载系统、待测变桨系统、仿真PC和接口PLC供电以及提供电路保护。通过搭建基于风电机组工况仿真的变桨测试平台，以对比和测试不同变桨系统的性能是否满足技术要求，验证主控程序中变桨控制算法与仿真程序的差异性，在现场测试无法具备极端工况的条件下，通过实验环境模拟极端工况来评估机组该工况下的运行情况和变桨响应对机组载荷的影响。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。图1为本专利技术提供的基于风电机组工况仿真的变桨测试平台的示意图；附图标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于风电机组工况仿真的变桨测试平台，其特征在于，包括：/n仿真PC，用于运行仿真软件模拟风电场在不同工况下的负载；/n接口PLC，用于模拟风电场主控制器并向待测变桨系统发送指令，所述仿真PC与接口PLC通讯连接；/n加载系统，用于将仿真PC给出的典型风机载荷加载到待测变桨系统上，同时用于将在发电状态下的电能反馈至配电系统中；/n配电系统，所述配电系统与加载系统、待测变桨系统、仿真PC和接口PLC电连接，所述配电系统用于给加载系统、待测变桨系统、仿真PC和接口PLC供电以及提供电路保护。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于风电机组工况仿真的变桨测试平台，其特征在于，包括：
仿真PC，用于运行仿真软件模拟风电场在不同工况下的负载；
接口PLC，用于模拟风电场主控制器并向待测变桨系统发送指令，所述仿真PC与接口PLC通讯连接；
加载系统，用于将仿真PC给出的典型风机载荷加载到待测变桨系统上，同时用于将在发电状态下的电能反馈至配电系统中；
配电系统，所述配电系统与加载系统、待测变桨系统、仿真PC和接口PLC电连接，所述配电系统用于给加载系统、待测变桨系统、仿真PC和接口PLC供电以及提供电路保护。


2.根据权利要求1所述的基于风电机组工况仿真的变桨测试平台，其特征在于：所述加载系统包括加载PLC、加载驱动和加载电机，所述加载PLC分别与仿真PC和加载驱动连接，所述加载驱动用于控制加载电机的运转并将发电状态下的电能反馈到配电系统中，所述加载电机用于将模拟的变桨系统负载加载到变桨系统上。


3.根据权利要求2所述的基于风电机组工况仿真的变桨测试平台，其特征在于：所述加载驱动包括预充电模块、AFE整流回馈模块和驱动模块，所述预充电模块用于对驱动模块进行预充电，所述AFE整流回馈模块用于将配电系统供电接入到驱动模块的直流回路并将加载系统发电状态下的电脑反馈到配电系统中，所述驱动模块用于控制加载电机运转。


4.根据权利要求3所述的基于风电机组工况仿真的变桨测试平台，其特征在于：所述待测变桨系统包括变桨PLC、变桨驱动和变桨电机，所述变桨PLC用于接收接口PLC的控制信号并将控制信号发送至变桨驱动，所述变桨驱动用于控制变桨电机的运转。


5.根据权利要求4所述的基于风电机组工况仿真的变桨测试平台，其特征在于：还包括固定底座，所述变桨电机和加载电机安装在固定底座上，所述变桨电机和加载电机分别通过联轴器与转矩传感器连接，所述转矩传感器与加载驱动电连接。


6.根据权利要求1所述的基于风电机组工况仿真的变桨测试平台，其特征在于：还包括操作台，所述仿真PC和所述仿真PLC安装在操作台上，所述操作台上还设置有人机交互窗口。


7.根据权利要求1所述的基于风电机组工况仿真的变桨测试平台，其特征在于：所述配电系统包括断路器和开关电源。


8.一种基于风电机组工况仿真的变桨测试平台的测试方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、分离测试：将变桨电机与联轴器脱离保持加载电机与扭矩传感器和联轴器连接，使得变桨电机和加载电机分离，分别识别加载电机和变桨电机惯性；
S2、耦合测试：将...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉军，宫伟，刘善超，陶建权，余强，张帆，王清飞，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团海装风电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50