CN108194264A - 风力发电模拟系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了风力发电模拟系统及其控制方法。该风力发电模拟系统包括：变桨子系统包括电连接的变桨电机和变桨柜；主控偏航子系统包括依次电连接的主控柜、机舱柜和偏航电机；主控柜通过机舱柜与变桨柜电连接，用于控制变桨柜驱动变桨电机转动以模拟变桨，以及用于控制机舱柜驱动偏航电机以模拟偏航。本发明实施例中的风力发电模拟系统增加了变桨子系统和主控偏航子系统，通过变桨子系统模拟实际应用中风力发电模拟系统的变桨情况，以及通过主控偏航子系统模拟实际应用中风力发电模拟系统的偏航情况，从而实现了全面、准确地模拟出风力发电机组在实际应用中的工作状况。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电领域，具体而言，本发明涉及风力发电模拟系统及其控制方法。
背景技术
风能作为一种可再生的清洁能源，越来越受到世界各国的重视。其中，风力发电是目前对风能最广泛的应用之一，不仅环保而且可以产生出大量的电能。
在实际应用中，为了保证风力发电机组可以稳定工作，在实际建立风力发电机组之前，会进行多次相关模拟实验，例如，通过模拟风力发电机组(风力发电系统)中各部件的性能，检验各部件是否可以按照用户的需求进行协同工作从而发电。当经过多次实验，确定出模拟的风力发电机组可以正常工作后，才开始实际建立风力发电机组。
在现有技术中模拟风力发电系统的方法通常有两种，一种方法是纯软件模拟，通过在计算机模拟仿真风力发电机组中各部件之间的协同工作，最终获得测试结果。这种纯软件的模拟通常只能模拟各部件在理论上的工作状态，却不能模拟各部件在实际应用中的工作状态，例如，各部件在实际工作中的突发状况是软件模拟考虑不到的。
另一种方法是半实物模拟，通过在实验室搭建风力发电机组中多个部件的实物模型，模拟这些部件的实际工作状态，从而获得测试结果。在实际应用中，现有技术通常只能模拟风力发电系统中电控系统中的风力机、变流系统及并网部分等，而无法模拟风力发电系统中的全部系统。这样，导致用户无法观测到整个风力发电系统中各系统(部件)之间的协同工作，即：导致测试结果仍然不够全面、准确。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了风力发电模拟系统及其控制方法，用于在实际建立风力发电机组之前，进行全面、准确地模拟该风力发电机组在实际应用中的工作状况，进而有效地保证实际建立的风力发电机组的工作性能，降低了资源的浪费。
本发明实施例提供了一种风力发电模拟系统，包括：变桨子系统和主控偏航子系统；
主控偏航子系统包括依次电连接的主控柜、机舱柜和偏航电机；
主控柜通过机舱柜与变桨柜电连接，用于控制变桨柜驱动变桨电机转动以模拟变桨，以及用于控制机舱柜驱动偏航电机以模拟偏航。
优选地，变桨子系统还包括：电连接的负载电机和变桨负载变频器；
变桨负载变频器用于驱动负载电机模拟出风力发电机在多种工作状态下的载荷，以改变变桨电机的输出扭矩；
和/或，主控柜通过机舱柜为变桨柜供电。
优选地，本发明实施例提供的模拟系统还包括：上位机；
变桨负载变频器中设置有变桨负载模拟控制器；
变桨负载模拟控制器与上位机之间电连接，用于接收上位机发送的控制指令以驱动负载电机模拟风力发电机在多种工作状态下的载荷。
优选地，变桨柜还包括：
变桨控制器，与变桨电机电连接，并通过主控柜中的主控控制器与上位机电连接，用于根据接收到的模拟风力参数，驱动变桨电机输出指定变桨速度；
和/或，机舱柜还包括：机舱控制器，以及本发明实施例中的主控偏航子系统还包括：与所述偏航电机相机械传动的减速器；机舱控制器与偏航电机电连接，并通过主控柜中的主控控制器与上位机电连接，用于根据基于模拟风向参数的偏航命令，控制偏航电机拖动减速器转动至指定角度。
优选地，本发明实施例提供的模拟系统还包括：变流子系统，变流子系统包括：依次电连接的变流拖动变频器、拖动电机、发电机和变流器；
变流拖动变频器用于驱动拖动电机拖动发电机转动，以模拟风力发电机的发电；
变流器用于模拟风力发电机中实际的变流器。
优选地，变流拖动变频器中设置有变流拖动模拟控制器；
变流拖动模拟控制器与上位机之间电连接，用于接收上位机发送的控制指令以驱动拖动电机模拟风力发电机在运行时拖动发电机转动。
优选地，变流子系统还包括：扭矩传感器，扭矩传感器的一检测端与拖动电机电连接，另一检测端与发电机电连接，数据输出端与主控柜中的主控控制器电连接，用于检测发电机的转动速率和扭矩后输送至主控控制器。
优选地，变流器还包括：与主控柜中的主控控制器电连接的变流中央控制器，用于接收主控控制器发送的指令控制变流器模拟风力发电机中实际的变流器。
优选地，本发明实施例提供的模拟系统还包括：电网故障模拟器，电网故障模拟器包括：电连接的电网故障模拟变频器和隔离变压器；
电网故障模拟变频器用于模拟指定类型的电网故障；
隔离变压器用于为主控柜和变流器供电。
优选地，电网故障模拟变频器设置有电网模拟单元控制器；
电网模拟单元控制器与上位机之间电连接，用于接收上位机发送的控制指令以模拟指定类型的电网故障。
优选地，本发明实施例提供的模拟系统还包括：整流回馈单元，整流回馈单元包括：整流变压器和整流器；
整流变压器，输入端与外部电网连接，输出端连接整流器，用于隔离外部电网；
整流器用于为风力发电模拟系统中各子系统提供电能，和/或向外部电网回馈该风力发电模拟系统中任一子系统多余的电能。
优选地，整流器中设置有整流回馈单元控制器；
整流回馈单元控制器与上位机之间电连接，用于接收上位机发送的控制指令为风力发电模拟系统中各子系统提供电能，和/或向外部电网回馈该风力发电模拟系统中任一子系统多余的电能。
优选地，本发明实施例提供的模拟系统还包括：与整流器输出端电连接的直流母排、和制动电阻，直流母排包括：直流正母排和直流负母排，制动电阻电连接于直流正母排和直流负母排之间；
直流母排用于在风力发电模拟系统中各子系统与外部电网之间的电能的传输；
制动电阻用于消耗该风力发电模拟系统中任一子系统产生的超出指定阈值的电能。
基于本发明实施例提供的风力发电模拟系统，本发明实施例还提供一种风力发电模拟系统的控制方法，包括：
控制风力发电模拟系统中主控柜控制执行下述步骤：
控制变桨柜驱动变桨电机转动以模拟变桨；以及
控制机舱柜驱动偏航电机以模拟偏航。
优选地，本发明实施例提供的控制方法还包括：
控制变流拖动变频器驱动拖动电机拖动发电机转动，以模拟风力发电机的发电；以及
控制变流器模拟风力发电机中实际的变流器。
优选地，本发明实施例提供的控制方法还包括：
控制电网故障模拟变频器模拟指定类型的电网故障；以及
控制隔离变压器为主控柜和变流器供电。
优选地，本发明实施例提供的控制方法还包括：
控制整流器为风力发电模拟系统中各子系统提供电能，和/或向外部电网回馈该风力发电模拟系统中任一子系统多余的电能。
优选地，本发明实施例提供的控制方法还包括：
控制直流母排在风力发电模拟系统中各子系统与外部电网之间的电能的传输；以及
控制制动电阻消耗该风力发电模拟系统中任一子系统产生的超出指定阈值的电能。
本发明实施例还提供一种计算机存储介质，包括：计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时本发明实施例提供的任一风力发电模拟系统的控制方法。
应用本发明实施例所获得的有益效果如下：
在本发明实施例提供的风力发电模拟系统中，包括变桨子系统和主控偏航子系统，其中，变桨子系统包括电连接的变桨电机和变桨柜，主控偏航子系统包括电连接的主控柜、机舱柜和偏航电机、以及与偏航电机相机械传动的减速器；主控柜通过机舱柜与变桨柜电连接，用于控制变桨柜驱动变桨电机转动以模拟变桨，以及用于控制机舱柜驱动偏航电机以模拟偏航。
相比于现有技术中的风力发电模拟系统，本发明实施例中的风力发电模拟系统增加了变桨子系统和主控偏航子系统，通过变桨子系统模拟实际应用中风力发电模拟系统的变桨情况，以及通过主控偏航子系统模拟实际应用中风力发电模拟系统的偏航情况，从而实现了全面、准确地模拟出风力发电机组在实际应用中的工作状况，进而使得测试结果更加全面、准确，有效地保证了实际建立的风力发电机组的工作性能，提高了风力发电系统的稳定性，同时可降低现有技术中由于风力发电机组中各部件在实际工作时出现误差需要重建或维修所导致的资源的浪费。
通过结合软件和本发明实施例提供的风力发电模拟系统，即：通过软件和硬件之间的结合，可更加全面地模拟出风力发电机组实际的工作状态。而且该风力发电模拟系统可进行多次、重复性的测试，具体可实现风力发电模拟系统中各个子系统之间的动态耦合测试，利用率较高。
另外，本发明实施例中的风力发电模拟系统还包括电网故障模拟器，通过电网故障模拟器模拟特定工作状态下的电网故障，对该电网故障下的各个子系统的工作状态进行测试，可实现有针对性地对各个子系统对应的软件或硬件进行调试，使得实际建立的风力发电机组的性能更加稳定。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例提供的一种风力发电模拟系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种风力发电模拟系统中主机PC、各个子系统中包含的控制器以及主控PLC之间的连接方式的示意图；
附图标记介绍如下：
100-变桨子系统，1001-变桨电机，1002-变桨柜，1003-负载电机，1004-变桨负载变频器；
200-主控偏航子系统，2001-主控柜，2002-机舱柜，2003-偏航电机，2004-减速器；
300-变流子系统，3001-变流拖动变频器，3002-拖动电机，3003-发电机(例如，永磁发电机)，3004-变流器；
400-电网故障模拟器，4001-电网故障模拟变频器，4002-隔离变压器；
500-整流回馈单元，5001-整流变压器，5002-整流器。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
下面详细说明本发明实施例的技术方案。
本发明实施例提供了一种风力发电模拟系统。该风力发电模拟系统的结构示意图如图1所示，该风力发电模拟系统包括：变桨子系统100和主控偏航子系统200。
变桨子系统100包括电连接的变桨电机1001和变桨柜1002。
主控偏航子系统200包括依次电连接的主控柜2001、机舱柜2002和偏航电机2003。
主控柜2001通过机舱柜2002与变桨柜1002电连接，用于控制变桨柜1002驱动变桨电机1001转动以模拟变桨，以及用于控制机舱柜2002驱动偏航电机2003以模拟偏航。
相比于现有技术中的风力发电模拟系统，本发明实施例中的风力发电模拟系统增加了变桨子系统和主控偏航子系统，通过变桨子系统模拟实际应用中风力发电模拟系统的变桨情况，以及通过主控偏航子系统模拟实际应用中风力发电模拟系统的偏航情况，从而实现了全面、准确地模拟出风力发电机组在实际应用中的工作状况，进而使得测试结果更加全面、准确，有效地保证了实际建立的风力发电机组的工作性能，提高了风力发电系统的稳定性，同时可降低现有技术中由于风力发电机组中各部件在实际工作时出现误差需要重建或维修所导致的资源的浪费。
如图1所示，在一种具体的实施方式中，本发明实施例中的变桨子系统100还包括：电连接的负载电机1003和变桨负载变频器1004；变桨负载变频器1004用于驱动负载电机1003模拟出风力发电机在多种工作状态下的载荷，以改变变桨电机1001的输出扭矩。
在一种实施方式中，由于主控柜2001通过机舱柜2002与变桨柜1002电连接，因此主控柜2001可通过机舱柜2002为变桨柜1002供电。在一种具体的实施方式中，主控柜2001中可设置变压器，例如，690伏或400伏的变压器，可同时为机舱柜2002和变桨柜1002供电。
具体地，本发明实施例中的风力发电模拟系统还包括上位机，例如，该上位机具体可以是主机PC(Personal Computer，个人计算机)。本发明实施例中的变桨负载变频器1004设置有变桨负载模拟控制器，该变桨负载模拟控制器与上位机之间电连接，用于接收上位机发送的控制指令以驱动负载电机1003模拟风力发电机在多种工作状态下的载荷。
在一种具体的实施方式中，本发明实施例中的变桨柜1002还包括：变桨控制器，例如，该变桨控制器具体可以是变桨PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)，与变桨电机1001电连接，并通过主控柜2001中的主控控制器与上位机电连接，用于根据接收到的模拟风力参数，驱动变桨电机1001输出指定变桨速度。这里主控控制器可以是主控PLC。
本发明实施例提供的风力发电模拟系统还包括：与偏航电机2003相机械传动的减速器2004，具体连接方式如图1所示，在主控偏航子系统200中，主控柜2001、机舱柜2002、偏航电机2003和减速器2004依次电连接。具体地，主控柜2001控制机舱柜2002驱动偏航电机2003带动减速器2004转动以模拟偏航。
本发明实施例提供的机舱柜2002还包括：机舱控制器，例如，该变桨控制器具体可以是机舱PLC，机舱控制器与偏航电机2003电连接，并通过主控柜2001中的主控控制器与上位机电连接，用于根据基于主控控制器发送的模拟风向参数的偏航命令，控制偏航电机2003拖动减速器2004转动至指定角度。
如图1所示，本发明实施例提供的风力发电模拟系统还包括变流子系统300，变流子系统300包括：依次电连接的变流拖动变频器3001、拖动电机3002、发电机3003和变流器3004，其中，变流拖动变频器3001用于驱动拖动电机3002拖动发电机3003转动，以模拟风力发电机的发电，这里的发电机3003具体可以是永磁发电机；变流器3004具体用于模拟风力发电机中实际的变流器。
在一种具体的实施方式中，变流拖动变频器3001中设置有变流拖动模拟控制器，该变流拖动模拟控制器与上位机之间电连接。该变流拖动模拟控制器用于接收上位机发送的控制指令以驱动拖动电机3002模拟风力发电机在运行时带动发电机3003转动。
优选地，本发明实施例中的变流子系统300还包括：扭矩传感器，扭矩传感器的一检测端与拖动电机3002电连接，另一检测端与发电机3003电连接；扭矩传感器的数据输出端与主控柜2001中的主控控制器电连接，用于检测发电机3003的转动速率和扭矩后输送至主控控制器。
在一种具体的实施方式中，本发明实施例中的变流器3004还包括：与主控柜2001中的主控控制器电连接的变流中央控制器，用于接收主控控制器发送的指令控制变流器3004模拟风力发电机中实际的变流器，具体地，通过模拟实际的变流器对变流子系统300输出的电压等级、相位和/或频率等进行调节；而且变流子系统300的能量可通过变流器3004输出。
对于本发明实施例，在一种优选的实施方式中，风力发电模拟系统还包括电网故障模拟器400，该电网故障模拟器400包括：电连接的电网故障模拟变频器4001和隔离变压器4002。该电网故障模拟变频器4001用于模拟指定类型的电网故障；具体地，通过电网故障模拟变频器4001模拟用户指定类型的电网故障，例如，该指定类型的电网故障具体为高穿、低穿等，从而检测风力发电模拟系统中各个子系统在该指定类型的电网故障下的工作状态。在实际应用中，可根据各个子系统在该指定类型的电网故障下的工作状态对各个子系统对应的硬件或相关软件参数进行调试，以使得实际建立的风力风电组件可达到良好的工作状态。
具体地，电网故障模拟变频器4001可以是逆变器。
优选地，电网故障模拟变频器4001设置有电网模拟单元控制器，电网模拟单元控制器与上位机之间电连接，用于接收上位机发送的控制指令以模拟指定类型的电网故障。
在实际应用中，当电网故障模拟器400在不进行模拟电网故障测试时，电网故障模拟器400中的电压等级和变流器3004并网端的电压等级一致；当电网故障模拟器400在模拟电网故障测试时，可通过上位机调控电网故障模拟器400中的电压等级。
如图1所示，在一种具体的实施方式中，隔离变压器4002与变流器3004，以及主控柜2001相电连接。该隔离变压器4002具体用于隔离电网故障模拟变频器4001，以防止外部电网、以及其他子系统中电路的干扰，而且还可用于为主控柜2001和变流器3004供电。另外，在该实施方式中，变流子系统300中的变流器3004与隔离变压器4002相连，变流器3004具体用于将变流子系统300的电能，通过隔离变压器4002以及电网故障模拟变频器4001传输至外部电网以及其他子系统(例如，变桨子系统100)中。而且，变流器3004可以调节变流子系统300输出的电压等级、相位、频率等，与隔离变压器4002相连的一端保持一致，只有保持一致，变流子系统300才可以正常与外部电网以及其他子系统之间进行能量的传输。
优选地，如图1所示，本发明实施例提供的风力发电模拟系统中还包括整流回馈单元500，该整流回馈单元500具体包括整流变压器5001和整流器5002。
其中，整流变压器5001的输入端与外部电网连接，输出端连接整流器5002，用于隔离外部电网，防止风力发电模拟系统中其他子系统(例如，变桨子系统100、主控偏航子系统200、变流子系统300和/或电网故障模拟器)中的电路对外部电网所造成的干扰，具体可减少谐波对外部电网的影响。
整流器5002具体可用于为风力发电模拟系统中各子系统提供电能，以及还可以向外部电网回馈该风力发电模拟系统中任一子系统多余的电能，以达到节能的效果。
优选地，整流器5002中设置有整流回馈单元控制器，该整流回馈单元控制器与上位机之间电连接，该整流回馈单元控制器用于接收上位机发送的控制指令为风力发电模拟系统中各子系统提供电能，和/或向外部电网回馈该风力发电模拟系统中任一子系统多余的电能。
优选地，本发明实施例中的为风力发电模拟系统还包括：与整流器5002输出端电连接的直流母排、和制动电阻。其中，直流母排包括：直流正母排和直流负母排，制动电阻电连接于直流正母排和直流负母排之间；直流母排用于在风力发电模拟系统中各子系统与外部电网之间的电能的传输，即：直流母排在整个风力发电模拟系统中起到为各个子系统和外部电网之间交互电能的桥梁作用；制动电阻用于消耗该风力发电模拟系统中任一子系统产生的超出指定阈值的电能，以维持风力发电模拟系统中能量的平衡。
为了清楚地说明本发明实施例中各个系统之间的信号传递的方式，下面通过图2系统地说明本发明实施例中各个子系统中包含的控制器、上位机以及主控控制器之间的连接方式，具体如下：
上位机分别与主控控制器、整流回馈单元控制器、变桨负载模拟控制器、变流拖动模拟控制器及电网模拟单元控制器相电连接，具体可通过网线分别与上位机通信。
主控控制器分别与变流中央控制器、变桨控制器及机舱控制器相电连接，具体可通过Profibus DP总线分别与主控控制器通信。
具体地，对于本发明实施例，变流中央控制器、变桨控制器及机舱控制器是主要被测试的部件，而整流回馈单元控制器、变桨负载模拟控制器、变流拖动模拟控制器及电网模拟单元控制器，均是用于辅助测试变流中央控制器、变桨控制器及机舱控制器的模拟部件，例如，电网模拟单元控制器接收上位机发送的控制指令以模拟指定类型的电网故障，从而测试变流中央控制器、变桨控制器和/或机舱控制器在该电网故障下的工作性能。
在实际应用中，主控控制器(例如，主控PLC)中只设置有变流中央控制器、变桨控制器及机舱控制器对应的测试接口，上位机(例如，主机PC)通过控制主控控制器对变流中央控制器、变桨控制器及机舱控制器进行相关性能测试，以及上位机直接控制整流回馈单元控制器、变桨负载模拟控制器、变流拖动模拟控制器及电网模拟单元控制器实现辅助测试功能。
下面通过一个具体实例说明本发明实施例中部分子系统(包括：变桨子系统100、主控偏航子系统200、变流子系统300)之间协同工作的过程，为清楚说明该实例，具体以步骤的形式进行详细说明：
S101：在风力发电机组中设计的仿真软件中搭建了风资源部分、机械部分和气动部分模型，以模拟风力发电机组在实际应用中的风资源状况。
S102：通过网线向主控PLC输入风速、风向等信号，主控PLC根据风速状况判断是否启动风力发电机组。
S103：当启动风力发电机组(风力发电模拟系统)后，主控PLC向变桨子系统100中的变桨PLC输入变桨速度指令，通过变桨柜1002驱动变桨电机1001往桨距角90℃处转动，并将变桨电机1001转动的桨距角实时地反馈给变桨PLC，再通过DP总线反馈给主控PLC。
S104：若变桨电机1001达到指定位置时，主控PLC向变桨PLC输入变桨速度为0的指令(即：使得变桨电机1001停止转动)；同时主机PC通过网线向变流子系统300中的变流拖动模拟控制器输入转速信号，控制变流拖动变频器3001驱动拖动电机3002，使得永磁发电机3003按转速信号的数值进行转动，同时扭矩传感器将测得的永磁发电机3003的转速信号实时地传递给主控PLC。
S105：主控PLC在接收到风速、风向、发电机转速等信号后，计算出风力发电机组所承受载荷状况；若在该载荷在额定范围内，通过主控PLC的计算该载荷下变流器3004对应的扭矩，并将该扭矩向变流中央控制器中输入，从而控制变流器3004工作，并网发电。
S106：若在整个风力发电系统的运行过程中，检测到风向信号发生变化(具体可通过输入不同的风向信号参数以模拟风向信号发生变化的情形)，主控PLC向主控偏航子系统200中的机舱PLC输入偏航指令，机舱PLC控制偏航电机2003带动减速器2004转动，减速器2004上传感器实时地反馈减速器2004的转动角度给主控PLC。
S107：当转动角度与偏航命令角度一致时，主控PLC向机舱PLC输入与运转速度为0的指令，这时减速器2004停止转动。
应用本发明实施例所获得的有益效果为：
在本发明实施例提供的风力发电模拟系统中，包括变桨子系统和主控偏航子系统，其中，变桨子系统包括电连接的变桨电机和变桨柜，主控偏航子系统包括电连接的主控柜、机舱柜和偏航电机、以及与偏航电机相机械传动的减速器；主控柜通过机舱柜与变桨柜电连接，用于控制变桨柜驱动变桨电机转动以模拟变桨，以及用于控制机舱柜驱动偏航电机以模拟偏航。
相比于现有技术中的风力发电模拟系统，本发明实施例中的风力发电模拟系统增加了变桨子系统和主控偏航子系统，通过变桨子系统模拟实际应用中风力发电模拟系统的变桨情况，以及通过主控偏航子系统模拟实际应用中风力发电模拟系统的偏航情况，从而实现了全面、准确地模拟出风力发电机组在实际应用中的工作状况，进而使得测试结果更加全面、准确，有效地保证了实际建立的风力发电机组的工作性能，提高了风力发电系统的稳定性，同时可降低现有技术中由于风力发电机组中各部件在实际工作时出现误差需要重建或维修所导致的资源的浪费。
通过结合软件和本发明实施例提供的风力发电模拟系统，即：通过软件和硬件之间的结合，可更加全面地模拟出风力发电机组实际的工作状态。而且该风力发电模拟系统可进行多次、重复性的测试，具体可实现风力发电模拟系统中各个子系统之间的动态耦合测试，利用率较高。
另外，本发明实施例中的风力发电模拟系统还包括电网故障模拟器，通过电网故障模拟器模拟特定工作状态下的电网故障，对该电网故障下的各个子系统的工作状态进行测试，可实现有针对性地对各个子系统对应的软件或硬件进行调试，使得实际建立的风力发电机组的性能更加稳定。
基于本发明实施例提供的风力发电模拟系统，本发明实施例还提供一种风力发电模拟系统的控制方法，该控制方法包括：
控制风力发电模拟系统中主控柜2002控制执行下述步骤：
控制变桨柜1002驱动变桨电机1001转动以模拟变桨；以及
控制机舱柜驱动偏航电机2003以模拟偏航。
优选地，本发明实施例提供的控制方法还包括：
控制变桨子系统100中的变桨负载变频器1004驱动负载电机1003模拟出风力发电机在多种工作状态下的载荷，以改变变桨电机1001的输出扭矩；和/或，控制主控偏航子系统200中的主控柜2002通过机舱柜为变桨柜1002供电。
具体地，控制变桨负载变频器1004中的变桨负载模拟控制器接收上位机发送的控制指令以驱动负载电机1003模拟风力发电机在多种工作状态下的载荷。
优选地，本发明实施例提供的控制方法还包括：控制变桨柜1002中的变桨控制器根据接收到的模拟风力参数，驱动变桨电机1001输出指定变桨速度；和/或，控制机舱柜中的机舱控制器根据基于模拟风向参数的偏航命令，控制偏航电机2003驱动减速器2004转动至指定角度。
本发明实施例提供的控制方法还包括：控制变流子系统300中的变流拖动变频器3001驱动拖动电机3002拖动发电机3003转动，以模拟风力发电机的发电；以及控制变流子系统300中的变流器3004模拟风力发电机的变流。
具体地，本发明实施例提供的控制方法包括：控制变流拖动模拟控制器接收上位机发送的控制指令以驱动拖动电机3002模拟风力发电机在运行时带动发电机转动。
优选地，本发明实施例提供的控制方法还包括：控制扭矩传感器检测发电机3003的转动速率和扭矩后输送至主控控制器。
优选地，本发明实施例提供的控制方法具体包括：控制变流器3004中的变流中央控制器接收主控控制器发送的指令控制变流器3004的模拟风力发电机中实际的变流器。
优选地，本发明实施例提供的控制方法还包括：控制电网故障模拟器400中的电网故障模拟变频器4001模拟指定类型的电网故障；以及控制电网故障模拟器400中的隔离变压器4002为主控柜2002和变流器3004供电。
具体地，控制电网故障模拟变频器4001中的电网模拟单元控制器接收上位机发送的控制指令以模拟指定类型的电网故障。
优选地，本发明实施例提供的控制方法还包括：控制整流回馈单元500的整流变压器5001隔离外部电网；以及控制整流回馈单元500的整流器5002为风力发电模拟系统中各子系统提供电能，和/或向外部电网回馈该风力发电模拟系统中任一子系统多余的电能。
具体地，本发明实施例提供的控制方法具体包括：控制整流器5002中的整流回馈单元控制器接收上位机发送的控制指令为风力发电模拟系统中各子系统提供电能，和/或向外部电网回馈该风力发电模拟系统中任一子系统多余的电能。
优选地，本发明实施例提供的控制方法还包括：控制直流母排在风力发电模拟系统中各子系统与外部电网之间的电能的传输；以及控制制动电阻消耗该风力发电模拟系统中任一子系统产生的超出指定阈值的电能。
应用本发明实施例提供的控制方法所获得有益效果，与应用前述本发明实施例提供的风力发电模拟系统所获得有益效果相同，为避免重复，这里不再赘述。
基于相同的发明构思，本发明实施例还提供一种计算机存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述本发明实施例提供的任一风力发电模拟系统的控制方法。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (19)
1.一种风力发电模拟系统，其特征在于，包括：变桨子系统和主控偏航子系统；
所述变桨子系统包括电连接的变桨电机和变桨柜；
所述主控偏航子系统包括依次电连接的主控柜、机舱柜和偏航电机；
所述主控柜通过所述机舱柜与所述变桨柜电连接，用于控制所述变桨柜驱动所述变桨电机转动以模拟变桨，以及用于控制所述机舱柜驱动所述偏航电机以模拟偏航。
2.根据权利要求1所述模拟系统，其特征在于，所述变桨子系统还包括：电连接的负载电机和变桨负载变频器；
所述变桨负载变频器用于驱动所述负载电机模拟出风力发电机在多种工作状态下的载荷，以改变所述变桨电机的输出扭矩；
和/或，所述主控柜通过所述机舱柜为所述变桨柜供电。
3.根据权利要求2所述模拟系统，其特征在于，还包括：上位机；
所述变桨负载变频器中设置有变桨负载模拟控制器；
所述变桨负载模拟控制器与所述上位机之间电连接，用于接收所述上位机发送的控制指令以驱动所述负载电机模拟风力发电机在多种工作状态下的载荷。
4.根据权利要求3所述模拟系统，其特征在于，所述变桨柜还包括：
变桨控制器，与所述变桨电机电连接，并通过所述主控柜中的主控控制器与所述上位机电连接，用于根据接收到的模拟风力参数，驱动所述变桨电机输出指定变桨速度；
和/或，所述机舱柜还包括：机舱控制器，以及所述主控偏航子系统还包括：与所述偏航电机相机械传动的减速器；所述机舱控制器与所述偏航电机电连接，并通过所述主控柜中的主控控制器与所述上位机电连接，用于根据基于模拟风向参数的偏航命令，控制所述偏航电机驱动所述减速器转动至指定角度。
5.根据权利要求3所述的模拟系统，其特征在于，还包括：变流子系统，所述变流子系统包括：依次电连接的变流拖动变频器、拖动电机、发电机和变流器；
所述变流拖动变频器用于驱动所述拖动电机拖动所述发电机转动，以模拟风力发电机的发电；
所述变流器用于模拟风力发电机中实际的变流器。
6.根据权利要求5所述的模拟系统，其特征在于，所述变流拖动变频器中设置有变流拖动模拟控制器；
所述变流拖动模拟控制器与所述上位机之间电连接，用于接收所述上位机发送的控制指令以驱动所述拖动电机模拟风力发电机在运行时带动所述发电机转动。
7.根据权利要求5所述的模拟系统，其特征在于，所述变流子系统还包括：扭矩传感器，所述扭矩传感器的一检测端与所述拖动电机电连接，另一检测端与所述发电机电连接，数据输出端与所述主控柜中的主控控制器电连接，用于检测所述发电机的转动速率和扭矩后输送至所述主控控制器。
8.根据权利要求5所述的模拟系统，其特征在于，所述变流器还包括：与所述主控柜中的主控控制器电连接的变流中央控制器，用于接收所述主控控制器发送的指令控制所述变流器模拟风力发电机中实际的变流器。
9.根据权利要求3所述的模拟系统，其特征在于，还包括：电网故障模拟器，所述电网故障模拟器包括：电连接的电网故障模拟变频器和隔离变压器；
所述电网故障模拟变频器用于模拟指定类型的电网故障；
所述隔离变压器用于为所述主控柜和所述变流器供电。
10.根据权利要求9所述的模拟系统，其特征在于，所述电网故障模拟变频器设置有电网模拟单元控制器；
所述电网模拟单元控制器与所述上位机之间电连接，用于接收所述上位机发送的控制指令以模拟指定类型的电网故障。
11.根据权利要求3所述的模拟系统，其特征在于，还包括：整流回馈单元，所述整流回馈单元包括：整流变压器和整流器；
所述整流变压器，输入端与外部电网连接，输出端连接整流器，用于隔离所述外部电网；
所述整流器用于为所述风力发电模拟系统中各子系统提供电能，和/或向所述外部电网回馈该风力发电模拟系统中任一子系统多余的电能。
12.根据权利要求11所述的模拟系统，其特征在于，所述整流器中设置有整流回馈单元控制器；
所述整流回馈单元控制器与所述上位机之间电连接，用于接收所述上位机发送的控制指令为所述风力发电模拟系统中各子系统提供电能，和/或向所述外部电网回馈该风力发电模拟系统中任一子系统多余的电能。
13.根据权利要求11所述的模拟系统，其特征在于，还包括：与所述整流器输出端电连接的直流母排、和制动电阻，所述直流母排包括：直流正母排和直流负母排，所述制动电阻电连接于所述直流正母排和直流负母排之间；
所述直流母排用于在所述风力发电模拟系统中各子系统与所述外部电网之间的电能的传输；
所述制动电阻用于消耗该风力发电模拟系统中任一子系统产生的超出指定阈值的电能。
14.一种基于权利要求1-13任一项所述的风力发电模拟系统的控制方法，其特征在于，包括：
控制风力发电模拟系统中主控柜控制执行下述步骤：
控制变桨柜驱动变桨电机转动以模拟变桨；以及
控制机舱柜驱动偏航电机以模拟偏航。
15.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于，还包括：
控制变流拖动变频器驱动拖动电机拖动发电机转动，以模拟风力发电机的发电；以及
控制变流器模拟风力发电机中实际的变流器。
16.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于，还包括：
控制电网故障模拟变频器模拟指定类型的电网故障；以及
控制隔离变压器为主控柜和变流器供电。
17.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于，还包括：
控制整流器为所述风力发电模拟系统中各子系统提供电能，和/或向外部电网回馈该风力发电模拟系统中任一子系统多余的电能。
18.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于，还包括：
控制直流母排在所述风力发电模拟系统中各子系统与外部电网之间的电能的传输；以及
控制制动电阻消耗该风力发电模拟系统中任一子系统产生的超出指定阈值的电能。
19.一种计算机存储介质，其特征在于，包括：所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求14-18中任一项所述的控制方法。
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