專利名稱：風(fēng)況模擬系統(tǒng)及其在風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)カ發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及風(fēng)況模擬系統(tǒng)及其在風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)的方法。
背景技術(shù)：
風(fēng)能作為ー種新型能源已經(jīng)被世界各國大力 發(fā)展。風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組是風(fēng)能利用的典型裝置，它是ー個復(fù)雜的機(jī)電一體化系統(tǒng)，且體積龐大，安裝和維護(hù)成本都很高。為了能在安裝前獲知風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組存在的性能缺陷，以便于及時消除這些缺陷，從而避免風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組安裝后故障率高導(dǎo)致的維護(hù)成本顯著增加的問題發(fā)生，現(xiàn)有技術(shù)提出了一種在實(shí)驗(yàn)室中使用的風(fēng)況模擬系統(tǒng)，如圖I所示，用于將自然界的風(fēng)況轉(zhuǎn)換為拖動風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組的輸出載荷，再通過齒輪箱及聯(lián)軸器將該輸出載荷傳遞至被試風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組。其中，拖動風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組包括拖動變頻器及拖動電機(jī)；被試風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組包括發(fā)電機(jī)及變流器；變流器與變壓器的低壓側(cè)電連接，用于通過變壓器將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能輸送至電網(wǎng)；拖動變頻器與變壓器的低壓側(cè)電連接，用于將從電網(wǎng)獲得電能以使拖動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；HMI (人機(jī)界面)與拖動變頻器電連接，用于向拖動變頻器輸入風(fēng)況模擬信號。如圖I所示，由于HMI(人機(jī)界面)只包括提前編制好的、有規(guī)律的典型風(fēng)況，例如正弦風(fēng)、方波風(fēng)等，而風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場的實(shí)際風(fēng)況并不局限于這些有規(guī)律的典型風(fēng)況，因此，這種系統(tǒng)的模擬精度較差。為了提高風(fēng)況模擬的精度，現(xiàn)有技術(shù)提出了用試驗(yàn)臺控制器代替HMI的方案，試驗(yàn)臺控制器中保存有預(yù)先定義好的風(fēng)況模型和風(fēng)機(jī)模型，試驗(yàn)臺控制器通過對模型仿真運(yùn)算，得到不同風(fēng)況模型下的控制信號，進(jìn)而控制拖動變頻器。由于這種系統(tǒng)的模擬精度受限于仿真軟件的性能以及風(fēng)機(jī)模型的完善度，因此仍不能達(dá)到較高的模擬精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種風(fēng)況模擬系統(tǒng)及其在風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)的方法，解決了現(xiàn)有風(fēng)況模擬系統(tǒng)的模擬精度較低、模擬エ況與真實(shí)エ況不一致的問題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案ー種風(fēng)況模擬系統(tǒng)，包括變壓器、拖動風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組、聯(lián)軸器、被試風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組及控制器；所述拖動風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組包括第一變流器及與其連接的電動機(jī)；所述被試風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組包括第二變流器及與其連接的發(fā)電機(jī)；所述第一變流器連接所述變壓器的低壓側(cè)；所述第二變流器連接所述變壓器的低壓側(cè)；所述聯(lián)軸器直接連接所述電動機(jī)的輸出軸及所述發(fā)電機(jī)的輸入軸；所述控制器包括第一信號輸出端及第ニ信號輸出端；所述第一信號輸出端電連接所述第一變流器，用于向所述第一變流器發(fā)送第一控制信號，使所述電動機(jī)按指定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)；所述第二信號輸出端電連接所述第二變流器，用于向所述第二變流器發(fā)送第二控制信號，使所述發(fā)電機(jī)按指定轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)；且所述第一控制信號與所述第二控制信號同時發(fā)送；所述指定轉(zhuǎn)速為從風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速；所述指定轉(zhuǎn)矩為從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)矩。其中，所述控制器還包括信號輸入端及反饋控制模塊，所述信號輸入端電連接所述第二變流器，用于獲取所述發(fā)電機(jī)的輸出載荷；所述反饋控制模塊，用于當(dāng)所述發(fā)電機(jī)的輸出載荷不等于從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出載荷時，產(chǎn)生第三控制信號，以控制所述發(fā)電機(jī)的輸出載荷等于從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出載荷。優(yōu)選地，所述控制器還用于將所述第三控制信號通過所述第一信號輸出端發(fā)送至所述第一變流器，以控制所述電動機(jī)的轉(zhuǎn)速；和/或?qū)⑺龅谌刂菩盘柾ㄟ^所述第二信號輸出端發(fā)送至所述第二變流器，以控制所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。一種風(fēng)況模擬系統(tǒng)在風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)的方法，使用上述的風(fēng)況模擬系統(tǒng)來 實(shí)現(xiàn)，包括數(shù)據(jù)采集步驟從風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速作為指定轉(zhuǎn)速，同時采集所述風(fēng)機(jī)主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)矩作為指定轉(zhuǎn)矩；同步步驟所述控制器向所述拖動風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組中的第一變流器發(fā)送第一控制信號，使所述電動機(jī)按指定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，同時向所述被試風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組中的第二變流器發(fā)送第二控制信號，使所述發(fā)電機(jī)按指定轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)。其中，所述數(shù)據(jù)采集步驟還包括從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出載荷。優(yōu)選地，所述風(fēng)況模擬系統(tǒng)在風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)的方法還包括反饋控制步驟所述控制器獲取所述發(fā)電機(jī)的輸出載荷；所述控制器中的所述反饋控制模塊在確定所述發(fā)電機(jī)的輸出載荷不等于從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出載荷時，產(chǎn)生第三控制信號，以控制所述發(fā)電機(jī)的輸出載荷等于從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出載荷。其中，所述控制所述發(fā)電機(jī)的輸出載荷等于從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出載荷，包括所述控制器將所述第三控制信號通過所述第一信號輸出端發(fā)送至所述第一變流器，以控制所述電動機(jī)的轉(zhuǎn)速；和/或?qū)⑺龅谌刂菩盘柾ㄟ^所述第二信號輸出端發(fā)送至所述第二變流器，以控制所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。進(jìn)ー步地，所述第一控制信號的形成方法包括根據(jù)所述被試風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組中所述第二變流器和所述發(fā)電機(jī)的效率，及從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出載荷，計算所述被試風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組的輸入載荷；根據(jù)所述被試風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組的輸入載荷，及所述拖動風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組中所述第一變流器和所述電動機(jī)的效率，計算所述第一控制信號。進(jìn)ー步地，所述第二控制信號的形成方法包括根據(jù)所述被試風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組中所述第二變流器和所述發(fā)電機(jī)的效率，及從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出載荷，計算所述被試風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組的輸入載荷，根據(jù)所述被試風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組的輸入載荷，計算所述第二控制信號。本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)況模擬系統(tǒng)及其在風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)的方法中，由于控制器能同時向第一變流器和第二變流器發(fā)送控制信號，這樣達(dá)到了同時控制電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的目的，使得電動機(jī)能按指定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，并使發(fā)電機(jī)按指定轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)，且電動機(jī)輸出軸通過聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)組輸入軸直接連接，可防止由于電動機(jī)與發(fā)電機(jī)之間傳動系轉(zhuǎn)動慣量大導(dǎo)致的電動機(jī)輸出載荷與發(fā)電機(jī)輸入載荷不平衡的問題，從而防止了模擬精度變差的問題。另外，由于上述指定轉(zhuǎn)速為從風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的風(fēng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，且指定轉(zhuǎn)矩為從風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的風(fēng)機(jī)主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)矩，因此該實(shí)際轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)矩不是通過運(yùn)用模型或者仿真計算得到的，這樣保證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場風(fēng)況下風(fēng)機(jī)的工作數(shù)據(jù)一致。從而達(dá)到了以高精度真實(shí)模擬現(xiàn)場風(fēng)況、模擬エ況與真實(shí)エ況達(dá)到一致的目的。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或 現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為現(xiàn)有技術(shù)中風(fēng)況模擬系統(tǒng)的示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的ー種風(fēng)況模擬系統(tǒng)的示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的另ー種風(fēng)況模擬系統(tǒng)的示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種風(fēng)況模擬系統(tǒng)在風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)方法的流程圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)況模擬系統(tǒng)在風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)的方法中第ー控制信號形成方法的流程圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)況模擬系統(tǒng)在風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)的方法中第ニ控制信號形成方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實(shí)施例提供了ー種風(fēng)況模擬系統(tǒng)，如圖2所示，包括變壓器4、拖動風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組I、聯(lián)軸器5、被試風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組2及控制器3 ;拖動風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組I包括第一變流器11及與其連接的電動機(jī)12 ;被試風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組2包括第二變流器21及與其連接的發(fā)電機(jī)22 ;第一變流器11連接變壓器4的低壓側(cè)；第二變流器21連接變壓器4的低壓側(cè)；聯(lián)軸器5直接連接電動機(jī)12的輸出軸及發(fā)電機(jī)22的輸入軸；控制器3包括第一信號輸出端outl及第ニ信號輸出端out2 ;第一信號輸出端outl電連接第一變流器11，用于向第一變流器11發(fā)送第一控制信號，使電動機(jī)12按指定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)；所述第二信號輸出端out2電連接第ニ變流器21，用于向第二變流器21發(fā)送第二控制信號，使發(fā)電機(jī)22按指定轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)；且所述第一控制信號與所述第二控制信號同時發(fā)送；所述指定轉(zhuǎn)速為從風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的風(fēng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速；所述指定轉(zhuǎn)矩為從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的風(fēng)機(jī)主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)矩。其中，由于拖動風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組I包括第一變流器11及與其連接的電動機(jī)12，被試風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組2包括第二變流器21及與其連接的發(fā)電機(jī)22 ;且第一變流器11連接變壓器4的低壓側(cè)；第二變流器21連接變壓器4的低壓側(cè)，因此，發(fā)電機(jī)22輸出的電能由變壓器4轉(zhuǎn)換后輸送至電網(wǎng)，同時，變壓器4也能提供給電動機(jī)12所需要的電能。
本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)況模擬系統(tǒng)中，由于控制器3能同時向第一變流器11和第ニ變流器21發(fā)送控制信號，這樣達(dá)到了同時控制電動機(jī)12和發(fā)電機(jī)22的目的，使得電動機(jī)12能按指定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，并使發(fā)電機(jī)22按指定轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn),且電動機(jī)輸出軸通過聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)組輸入軸直接連接，可防止由于電動機(jī)12與發(fā)電機(jī)22之間傳動系轉(zhuǎn)動慣量大導(dǎo)致的電動機(jī)12輸出載荷與發(fā)電機(jī)22輸入載荷不平衡的問題，從而防止了模擬精度變差、模擬エ況與真實(shí)エ況不一致的問題。另外，由于上述指定轉(zhuǎn)速為從風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的風(fēng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，且指定轉(zhuǎn)矩為從風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的風(fēng)機(jī)主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)矩，因此該實(shí)際轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)矩不是通過運(yùn)用模型或者仿真計算得到的，這樣保證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場風(fēng)況下風(fēng)機(jī)的工作數(shù)據(jù)一致。從而達(dá)到了以高精度真實(shí)模擬現(xiàn)場風(fēng)況、模擬エ況與真實(shí)エ況一致的目的。上述風(fēng)況模擬系統(tǒng)中，由于電動機(jī)12的輸出軸及發(fā)電機(jī)22的輸入軸通過聯(lián)軸器5直接連接，且聯(lián)軸器5的效率很高，因此，使得電動機(jī)12的輸出載荷能夠基本無損地傳遞給發(fā)電機(jī)22。 上述實(shí)施例描述的風(fēng)況模擬系統(tǒng)中，控制器3還可以如圖3所示，包括信號輸入端in及反饋控制模塊31，信號輸入端in電連接第二變流器21，用于獲取發(fā)電機(jī)22的輸出載荷；反饋控制模塊31，用于當(dāng)發(fā)電機(jī)22的輸出載荷不等于從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出載荷時，產(chǎn)生第三控制信號，以控制發(fā)電機(jī)22的輸出載荷等于從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出載荷。具體地，由于在控制電動機(jī)12以指定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時，需要通過計算獲得第一控制信號，同時，在控制發(fā)電機(jī)22以指定轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)時，也需要通過計算獲得第二控制信號，且計算過程存在誤差，因此，受控的電動機(jī)12和發(fā)電機(jī)22實(shí)際運(yùn)行時并不能完全達(dá)到指定轉(zhuǎn)速和指定轉(zhuǎn)矩，為了避免計算誤差對風(fēng)況模擬精度的影響，可采用上述閉環(huán)控制的方法，當(dāng)發(fā)送了第一控制信號和第二控制信號后，控制器3通過信號輸入端in接收第二變流器21檢測的發(fā)電機(jī)22的輸出載荷，控制器3中的反饋控制模塊31將該檢測到的輸出載荷與從風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的實(shí)際輸出載荷進(jìn)行對比，并且當(dāng)對比的結(jié)果為不相等時，產(chǎn)生第三控制信號，以對發(fā)電機(jī)22和/或電動機(jī)12的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到使發(fā)電機(jī)22的輸出載荷等于從風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的實(shí)際輸出載荷的目的。上述控制器3在進(jìn)行閉環(huán)控制時，還可以用于將所述第三控制信號通過第一信號輸出端outl發(fā)送至第一變流器11，以控制電動機(jī)12的轉(zhuǎn)速；和/或?qū)⑺龅谌刂菩盘柾ㄟ^第二信號輸出端out2發(fā)送至第二變流器21，以控制發(fā)電機(jī)22的轉(zhuǎn)矩。也就是說，控制器3可以同時將所述第三控制信號分別輸出給第一變流器11和第ニ變流器21，以同時控制電動機(jī)12的轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)22的轉(zhuǎn)矩，以達(dá)到使發(fā)電機(jī)22的輸出載荷等于從風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的實(shí)際輸出載荷的目的。另外，控制器3也可以只將控制信號輸出給第一變流器11，控制電動機(jī)12的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到使發(fā)電機(jī)22的輸出載荷等于從風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的實(shí)際輸出載荷的目的?；蛘?，控制器3只將控制信號輸出給第二變流器21，控制發(fā)電機(jī)22的轉(zhuǎn)矩，以達(dá)到使發(fā)電機(jī)22的輸出載荷等于從風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的實(shí)際輸出載荷的目的。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種風(fēng)況模擬系統(tǒng)在風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)的方法，該方法使用上述實(shí)施例描述的風(fēng)況模擬系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，如圖4所示，包括如下步驟。
401、數(shù)據(jù)采集步驟從風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速作為指定轉(zhuǎn)速，同時采集所述風(fēng)機(jī)主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)矩作為指定轉(zhuǎn)矩。402、同步步驟控制器3向拖動風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組I中的第一變流器11發(fā)送第一控制信號，使電動機(jī)12按指定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，同時向被試風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組2中的第二變流器21發(fā)送第ニ控制信號，使發(fā)電機(jī)22按指定轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)。本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)況模擬系統(tǒng)在風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)的方法中，由于控制器3能同時向第一變流器11和第二變流器21發(fā)送控制信號，這樣達(dá)到了同時控制電動機(jī)12和發(fā)電機(jī)22的目的，使得電動機(jī)12能按指定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，并使發(fā)電機(jī)22按指定轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)，且由于電動機(jī)輸出軸通過聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)組輸入軸直接 連接，可防止由于電動機(jī)12與發(fā)電機(jī)22之間傳動系轉(zhuǎn)動慣量大導(dǎo)致的電動機(jī)12輸出載荷與發(fā)電機(jī)22輸入載荷不平衡的問題，從而防止了模擬精度變差、模擬エ況與真實(shí)エ況不一致的問題。另外，由于上述指定轉(zhuǎn)速為從風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的風(fēng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩，且指定轉(zhuǎn)矩為從風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的風(fēng)機(jī)主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)矩，因此該實(shí)際轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)矩不是通過運(yùn)用模型或者仿真計算得到的，這樣保證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場風(fēng)況下風(fēng)機(jī)的工作數(shù)據(jù)一致。從而達(dá)到了以高精度真實(shí)模擬現(xiàn)場風(fēng)況、模擬エ況與真實(shí)エ況一致的的目的。進(jìn)ー步地，上述數(shù)據(jù)采集步驟還可以包括從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出載荷。因此，風(fēng)況模擬系統(tǒng)在風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)的方法還可以包括反饋控制步驟控制器3獲取發(fā)電機(jī)22的輸出載荷；進(jìn)而控制器3將獲取的發(fā)電機(jī)22輸出載荷與風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場的實(shí)際輸出載荷對比，控制器3中的反饋控制模塊31在確定發(fā)電機(jī)22的輸出載荷不等于從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出載荷時，產(chǎn)生第三控制信號，以控制發(fā)電機(jī)22的輸出載荷等于從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出載荷。具體地，控制器3通過采集第二變流器21的輸出電壓、電流值來獲取發(fā)電機(jī)22的輸出載荷。上述方法中，由于在控制電動機(jī)12以指定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時，需要通過計算獲得第一控制信號，同時，在控制發(fā)電機(jī)22以指定轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)時，也需要通過計算獲得第二控制信號，且計算過程存在誤差，因此，受控的電動機(jī)12和發(fā)電機(jī)22實(shí)際運(yùn)行時并不能完全達(dá)到指定轉(zhuǎn)速和指定轉(zhuǎn)矩，為了避免計算誤差對風(fēng)況模擬精度的影響，可采用上述閉環(huán)控制的方法，當(dāng)發(fā)送了第一控制信號和第二控制信號后，控制器3通過信號輸入端in接收第二變流器21檢測的發(fā)電機(jī)22的輸出載荷，控制器3中的反饋控制模塊31將該檢測到的輸出載荷與從風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的實(shí)際輸出載荷進(jìn)行對比，并且當(dāng)對比的結(jié)果為不相等時產(chǎn)生第三控制信號，以對發(fā)電機(jī)22和/或電動機(jī)12的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到使發(fā)電機(jī)22的輸出載荷等于從風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的實(shí)際輸出載荷的目的。其中，控制發(fā)電機(jī)22的輸出載荷等于從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出載荷，具體可包括控制器3將所述第三控制信號通過第一信號輸出端outl發(fā)送至第一變流器11，以控制電動機(jī)12的轉(zhuǎn)速；和/或?qū)⑺龅谌刂菩盘柾ㄟ^第二信號輸出端out2發(fā)送至第二變流器21，以控制發(fā)電機(jī)22的轉(zhuǎn)矩。也就是說，控制器3可同時控制第一變流器11和第二變流器21 ;也可以控制其中ー個。然而，每ー種控制方法都能達(dá)到控制發(fā)電機(jī)22的輸出載荷與所述從風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出載荷相同的目的，即實(shí)現(xiàn)了風(fēng)況模擬系統(tǒng)的閉環(huán)控制。
本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)況模擬系統(tǒng)在風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)的方法中各步驟已在對風(fēng)況模擬系統(tǒng)的描述中進(jìn)行了詳細(xì)說明，在此不再贅述。下面通過圖5和圖6對第一和第二控制信號的形成方法進(jìn)行說明，圖5示出了上述風(fēng)況模擬系統(tǒng)在風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)的方法中第一控制信號的形成方法，可包括如下步驟。501、根據(jù)被試風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組2中第二變流器21和發(fā)電機(jī)22的效率，及從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出載荷，計算被試風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組2的輸入載荷。502、根據(jù)被試風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組2的輸入載荷，及拖動風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組I中第一變流器11和電動機(jī)12的效率，計算所述第一控制信號。

另外，第二控制信號的形成方法可如圖6所示，包括如下步驟601、根據(jù)被試風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組2中第二變流器21和發(fā)電機(jī)22的效率，及從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出載荷，計算被試風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組2的輸入載荷。602、根據(jù)被試風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組2的輸入載荷，計算所述第二控制信號。通過計算獲得的控制信號，可以用來控制電動機(jī)12和發(fā)電機(jī)22。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)況模擬系統(tǒng)，包括變壓器、拖動風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、聯(lián)軸器、被試風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及控制器；其特征在于，所述拖動風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括第一變流器及與其連接的電動機(jī)；所述被試風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括第二變流器及與其連接的發(fā)電機(jī)； 所述第一變流器連接所述變壓器的低壓側(cè)；所述第二變流器連接所述變壓器的低壓側(cè)；所述聯(lián)軸器直接連接所述電動機(jī)的輸出軸及所述發(fā)電機(jī)的輸入軸； 所述控制器包括第一信號輸出端及第二信號輸出端；所述第一信號輸出端電連接所述第一變流器，用于向所述第一變流器發(fā)送第一控制信號，使所述電動機(jī)按指定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)；所述第二信號輸出端電連接所述第二變流器，用于向所述第二變流器發(fā)送第二控制信號，使所述發(fā)電機(jī)按指定轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)；且所述第一控制信號與所述第二控制信號同時發(fā)送； 所述指定轉(zhuǎn)速為從風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速； 所述指定轉(zhuǎn)矩為從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)況模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還包括信號輸入端及反饋控制模塊，所述信號輸入端電連接所述第二變流器，用于獲取所述發(fā)電機(jī)的輸出載荷； 所述反饋控制模塊，用于當(dāng)所述發(fā)電機(jī)的輸出載荷不等于從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出載荷時，產(chǎn)生第三控制信號，以控制所述發(fā)電機(jī)的輸出載荷等于從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出載荷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)況模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還用于將所述第三控制信號通過所述第一信號輸出端發(fā)送至所述第一變流器，以控制所述電動機(jī)的轉(zhuǎn)速；和/或， 將所述第三控制信號通過所述第二信號輸出端發(fā)送至所述第二變流器，以控制所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的風(fēng)況模擬系統(tǒng)在風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在于，所述的實(shí)現(xiàn)方法包括 數(shù)據(jù)采集步驟從風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速作為指定轉(zhuǎn)速，同時采集所述風(fēng)機(jī)主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)矩作為指定轉(zhuǎn)矩； 同步步驟所述控制器向所述拖動風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的第一變流器發(fā)送第一控制信號，使所述電動機(jī)按指定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，同時向所述被試風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的第二變流器發(fā)送第二控制信號，使所述發(fā)電機(jī)按指定轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)況模擬系統(tǒng)在風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集步驟還包括從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出載荷。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)況模擬系統(tǒng)在風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在于,還包括反饋控制步驟 所述控制器獲取所述發(fā)電機(jī)的輸出載荷； 所述控制器中的所述反饋控制模塊在確定當(dāng)所述發(fā)電機(jī)的輸出載荷不等于從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出載荷時，產(chǎn)生第三控制信號，以控制所述發(fā)電機(jī)的輸出載荷等于從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出載荷。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)況模擬系統(tǒng)在風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在于，所述的控制所述發(fā)電機(jī)的輸出載荷等于從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出載荷的步驟，包括 所述控制器將所述第三控制信號通過所述第一信號輸出端發(fā)送至所述第一變流器，以控制所述電動機(jī)的轉(zhuǎn)速；和/或， 將所述第三控制信號通過所述第二信號輸出端發(fā)送至所述第二變流器，以控制所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)況模擬系統(tǒng)在風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在于，所述第一控制信號的形成方法包括 根據(jù)所述被試風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中所述第二變流器和所述發(fā)電機(jī)的效率，及從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出載荷，計算所述被試風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸入載荷； 根據(jù)所述被試風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸入載荷，及所述拖動風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中所述第一變流器和所述電動機(jī)的效率，計算所述第一控制信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)況模擬系統(tǒng)在風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在于，所述第二控制信號的形成方法包括 根據(jù)所述被試風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中所述第二變流器和所述發(fā)電機(jī)的效率，及從所述風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出載荷，計算所述被試風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸入載荷； 根據(jù)所述被試風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸入載荷，計算所述第二控制信號。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開了一種風(fēng)況模擬系統(tǒng)及其在風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)的方法，涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有風(fēng)況模擬系統(tǒng)模擬精度較低、模擬工況與真實(shí)工況不一致的問題。本發(fā)明實(shí)施例中，由于控制器能同時向第一變流器和第二變流器發(fā)送控制信號，這樣達(dá)到了同時控制電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的目的，使得電動機(jī)能按指定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，并使發(fā)電機(jī)按指定轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)，另外，由于指定轉(zhuǎn)速為從風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的風(fēng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，且指定轉(zhuǎn)矩為從風(fēng)機(jī)工作現(xiàn)場采集的風(fēng)機(jī)主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)矩，因此該實(shí)際轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)矩不是通過運(yùn)用模型或者仿真計算得到的，這樣保證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場風(fēng)況下風(fēng)機(jī)的工作數(shù)據(jù)一致。從而達(dá)到了以高精度真實(shí)模擬現(xiàn)場風(fēng)況的目的。
文檔編號G01M9/08GK102818953SQ20121027622
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月3日
發(fā)明者郝晶晶, 趙芹, 楊炯明, 趙劍平, 梁宏志 申請人:北京金風(fēng)科創(chuàng)風(fēng)電設(shè)備有限公司