CN108875129A - 风电机组动模实验平台的机械动态模拟准确性评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风电机组动模实验平台的风机机械动态模拟准确性评估方法，该方法基于实际风机与风电机组动模实验平台的传动链机械动态传递函数，通过引入一个准确性评价指标，评估实际风机与风电机组动模实验平台的机械动态特性差异，进而提出了风电机组动模实验平台的机械动态模拟准确性评估方法。本发明完善了风电机组动模实验平台的机械动态模拟准确性评价体系，为考察和优化风电机组模拟实验平台模拟准确性和实验结果可信度提供了重要参考指标。
Description
技术领域
本发明涉及风电机组动模实验平台技术，具体涉及一种风电机组动模实验平台的风机机械动态模拟准确性评估方法。
背景技术
由于实际风力机的场地实验开展十分困难且耗费时间，风电机组动模实验平台(Wind Turbine Simulator，WTS)作为一种能够在实验内进行风机仿真的实验设备，效果逼近现场风机，已经成为风电研究中非常重要的实验工具。
由于WTS与实际风机的转动惯量相差巨大，通常需要添加动态转矩补偿支路来进行转动惯量的补偿，从而实现小转动惯量实验平台对大转动惯量风力机的模拟。但是转矩补偿支路的引入会造成风机机械动态模拟的误差。
为了考察与优化WTS的风机机械动态模拟准确性，需要提出一个指标能够对WTS的模拟准确性进行定量的评估。
基于上述情况，目前迫切需要一种风电机组动模实验平台的风机机械动态模拟准确性评估方法，能够对WTS的风机机械动态模拟的准确性进行评价。但是现有技术中尚无相关描述。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风电机组动模实验平台的机械动态模拟准确性评估方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种风电机组动模实验平台的风机机械动态模拟准确性评估方法，包括以下步骤：
一种风电机组动模实验平台的风机机械动态模拟准确性评估方法，包括以下步骤：
步骤1、对风电机组动模实验平台进行参数测量，获得其平台转动量Js；
步骤2、确定风电机组动模实验平台所要模拟风机的型号，确定实际风机模型转动惯量Jt；
步骤3、确定风电机组动模实验平台的偏差抑制环节参数αd、运行采样周期T和控制器参数kL；
步骤4、计算风电机组动模实验平台与实际风机之间的误差，计算公式：
式中，HWTS(z)为风电机组动模实验平台的传递函数，表达式为：
HWT(z)为实际风机的传递函数，表达式为：
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明实现了在频域上对风电机组动模实验平台的风机机械动态模拟的准确性进行定量评估；2)便于研究风电机组动模实验平台参数对准确性的影响特性。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明的风电机组动模实验平台与实际风机的机械动态模型示意图。
图2为本发明的WTS偏差抑制环节参数αd对准确性的影响特性图。
图3为本发明的WTS平台运行采样周期T对准确性的影响特性图。
具体实施方式
一种风电机组动模实验平台的风机机械动态模拟准确性评估方法，包括以下步骤：
步骤1、对风电机组动模实验平台进行参数测量，获得其平台转动量Js；
步骤2、确定风电机组动模实验平台所要模拟风机的型号，确定实际风机模型转动惯量Jt；
步骤3、确定风电机组动模实验平台的偏差抑制环节参数αd。确定风电机组动模实验平台的运行采样周期T，确定风电机组动模实验平台的控制器参数kL，即线性负载系数；
步骤4、计算风电机组动模实验平台与实际风机之间的误差，计算公式：
风电机组动模实验平台机械动态模误差计算公式的HWT(z)为实际风机运动系统的传递函数，其输入信号为风轮气动转矩变化量△Ta输出信号为风轮转速△ωg，表达式为：
进一步的，步骤4中风电机组动模实验平台机械动态模误差计算公式的HWTS(z)为风电机组动模实验平台的传递函数，其输入信号为风轮气动转矩变化量△Ta输出信号为风轮转速△ωg，表达式为：
进一步的，步骤3中的偏差抑制参数αd的取值范围为：
进一步的，步骤4的风电机组动模实验平台机械动态模误差计算公式的传递函数取模时，需要将ejΩ替传递函数中的z，其中Ω为离散域角频率，单位为rad。而Ω＝ω·T，其中ω为输入信号风轮气动转矩变化量△Ta的角频率，单位为rad/s。
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述。
实施例
在MATLAB/Simulink中搭建了实际风机与WTS的离散域仿真模型，如图1所示。风力机模型采用美国国家能源部可再生能源实验室(National Renewable EnergyLaboratory，NREL)开发的600kW CART-3试验机型，WTS与CART-3的部分参数如表1所示。
表1 WTS实验平台参数
利用本发明所提出WTS的风机机械动态模拟误差指标，研究了WTS的偏差抑制环节参数αd和平台运行采样周期T对WTS模拟准确性的影响特性。这里设输入信号气动转矩变换量△Ta的角频率ω为0.02π(rad/s)。
1)偏差抑制环节参数αd
设αd的变化范围为0.8～0.96，则偏差抑制环节参数αd对WTS模拟准确性的影响特性如图2所示。从图2中可以看出，随着αd的增大，WTS的风机机械动态模拟误差增大，因此可以认为αd的增大会导致WTS准确性的降低。
2)平台运行采样周期T
设T的变化范围为0.01～0.1s，平台运行采样周期T对WTS模拟准确性的影响特性如图3所示。从图3中可以看出，随着T的增大，WTS的风机机械动态模拟误差增大，因此可以认为T的增大会导致WTS准确性的降低。
由上述实施例，可以证明本发明实现了在频域上对WTS模拟误差进行定量评估，完善了WTS的机械动态模拟准确性评价体系。
Claims (5)
1.一种风电机组动模实验平台的风机机械动态模拟准确性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、对风电机组动模实验平台进行参数测量，获得其平台转动量Js；
步骤2、确定风电机组动模实验平台所要模拟风机的型号，确定实际风机模型转动惯量Jt；
步骤3、确定风电机组动模实验平台的偏差抑制环节参数αd、运行采样周期T和控制器参数kL；
步骤4、计算风电机组动模实验平台与实际风机之间的误差，计算公式：
式中，HWTS(z)为风电机组动模实验平台的传递函数，表达式为：
HWT(z)为实际风机的传递函数，表达式为：
2.根据权利要求1所述的风电机组动模实验平台的风机机械动态模拟准确性评估方法，其特征在于，步骤2中的偏差抑制参数αd的取值范围为：1-2Js/Jt<αd<1。
3.根据权利要求1所述的风电机组动模实验平台的风机机械动态模拟准确性评估方法，其特征在于，步骤4的风电机组动模实验平台机械动态模误差计算公式的传递函数取模时，用ejΩ替换传递函数中的z，其中Ω为离散域角频率，Ω＝ω·T，其中ω为输入信号风轮气动转矩变化量△Ta的角频率。
4.根据权利要求1所述的风电机组动模实验平台的风机机械动态模拟准确性评估方法，其特征在于，步骤4中HWTS(z)的输入信号为风轮气动转矩变化量△Ta，输出信号为风轮转速△ωg。
5.根据权利要求1所述的风电机组动模实验平台的风机机械动态模拟准确性评估方法，其特征在于，步骤4中HWT(z)的输入信号为风轮气动转矩变化量△Ta，输出信号为风轮转速△ωg。
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| CN113985731A (zh) * | 2021-10-09 | 2022-01-28 | 南京理工大学 | 应用一阶数字滤波器改进的风电试验台时延辨识方法及系统 |
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| WEIJIE LI等: "Inertia compensation scheme for wind turbine simulator based on deviation mitigation", 《JOURNAL OF MODERN POWER SYSTEMS AND CLEAN ENERGY》 * |
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| CN113985731B (zh) * | 2021-10-09 | 2024-04-26 | 南京理工大学 | 应用一阶数字滤波器改进的风电试验台时延辨识方法及系统 |
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