CN207367474U - 风电机组半实物实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种风电机组半实物实验装置，涉及实验装置技术领域。本实用新型包括实时数字仿真器、风电主控制器、变桨控制器和变流器控制器，所述风电主控制器通过通信线分别与变流器控制器和变桨控制器进行连接，所述变流器控制器与实时数字仿真器通过硬接线连接，变桨控制器与实时数字仿真器通过硬接线连接；所述实时数字仿真器中的被控对象包括风力机模型和风力模型。本实用新型能够精确模拟风电机组的各种特性，应用于风电相关的各项研究，能够大大提高科研效率。并且在半实物实验装置上，可以精确模拟各种恶劣实验工况，针对各工况对控制算法、稳定性分析等研究提供支持。
Description
技术领域
本实用新型涉及实验装置技术领域，更具体地说涉及一种风电机组半实物实验装置。
背景技术
我国风能资源丰富，风力发电可再生无污染，近年来风电装机容量一直在高速增长。我国的风场容量较大，位置一般比较偏远，因此风力发电需要通过高压输电线进行功率输送，随着风电渗透率的增加，风电的不确定性、反调峰特性及其与负荷地理上的逆向分布特性对电力系统电能质量、稳定性及安全性的影响越来越大。
风力发电是从分布式发电发展起来的，长期以来风力发电技术研究集中于机组开发和制造，单机容量与发电效率显著增加。优化变速风电机组控制器策略与参数设计，实现最大功率追踪、并网控制及低电压穿越在提高风力发电系统可控性的同时，也增加了其复杂性。近年来风电发展速度大大超出规划，并网运行问题已成为风电发展最重要的制约因素。要提高风电渗透率，则必须建立适应风电特点的标准、运行技术和管理方式。计及风功率预测误差，研究潮流计算、机组组合、阻塞管理、稳定性分析及故障穿越方案等。在实际机组或风场进行各项相关研究，要么实验条件不允许，比如需要故障或危害电网的工况，要么实验研究效率低下。
实用新型内容
为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本实用新型提供了一种风电机组半实物实验装置，本实用新型是由实时数字仿真器、风电机组控制器组成的半实物实验装置，能够精确模拟风电机组的各种特性，应用于风电相关的各项研究，能够大大提高科研效率。并且在半实物实验装置上，可以精确模拟各种恶劣实验工况，针对各工况对控制算法、稳定性分析等研究提供支持。
为了解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型是通过下述技术方案实现的：
风电机组半实物实验装置，其特征在于：包括实时数字仿真器、风电主控制器、变桨控制器和变流器控制器，所述风电主控制器通过通信线分别与变流器控制器和变桨控制器进行连接，并通过通信协议进行数据交换，所述变流器控制器与实时数字仿真器通过硬接线连接，变桨控制器与实时数字仿真器通过硬接线连接；所述实时数字仿真器中的被控对象包括风力机模型和风力模型。
所述实时数字仿真器中的被控对象还包括电网模型、变流器模型和发电机模型。
所述变流器控制器与实时数字仿真器连接的连接内容包括被控对象的各种数据采集、通过模拟信号输入、变流器控制PWM数字信号输出和开关数字信号输出。
所述变桨控制器与实时数字仿真器连接的连接内容包括变桨控制信号输出和实际桨距角信号输入。
所述实时数字仿真器为RTDS实时数字仿真器或RTLAB实时数字仿真器。
所述风电主控制器为可编程控制器。
所述变桨控制器为可编程控制器。
与现有技术相比，本实用新型所带来的有益的技术效果表现在：
1、本实用新型是由实时数字仿真器、风电机组控制器组成的半实物实验装置，能够精确模拟风电机组的各种特性，应用于风电相关的各项研究，能够大大提高科研效率。并且在半实物实验装置上，可以精确模拟各种恶劣实验工况，针对各工况对控制算法、稳定性分析等研究提供支持。
2、实时数字仿真器中建立风电机组被控对象的仿真模型，如图2所示。其中，电网模型、变流器模型、发电机模型、风力机模型与风速模型是五种重要组成部分，电网、变流器与发电机实时仿真模型建模比较成熟，只需要设置与实际机组相同的参数即可达到与实际机组相同的特性。在实时数字仿真器建立风力机模型，并将变桨控制器与之相连，使得风力机模型特性与实际特性完全一致，提高装置的准确性。将风速数据导入实时数字仿真器，与风力机联合实时仿真，其有益效果是使得装置等同处于实际风场中，风电机组模型特性与实际特性高度一致。
附图说明
图1是风电半实物实验装置架构图；
图2是实时数字仿真器中的被控对象模型结构图。
具体实施方式
实施例1
作为本实用新型一较佳实施例，参照说明书附图1和2，本实施例公开了：
风电机组半实物实验装置，包括实时数字仿真器、风电主控制器、变桨控制器和变流器控制器，所述风电主控制器通过通信线分别与变流器控制器和变桨控制器进行连接，并通过通信协议进行数据交换，所述变流器控制器与实时数字仿真器通过硬接线连接，变桨控制器与实时数字仿真器通过硬接线连接；所述实时数字仿真器中的被控对象包括风力机模型和风力模型。
实施例2
作为本实用新型又一较佳实施例，参照说明书附图1和2，本实施例公开了：
风电机组半实物实验装置，包括实时数字仿真器、风电主控制器、变桨控制器和变流器控制器，所述风电主控制器通过通信线分别与变流器控制器和变桨控制器进行连接，并通过通信协议进行数据交换，所述变流器控制器与实时数字仿真器通过硬接线连接，变桨控制器与实时数字仿真器通过硬接线连接；所述实时数字仿真器中的被控对象包括风力机模型和风力模型；所述实时数字仿真器中的被控对象还包括电网模型、变流器模型和发电机模型。
在本实施例中，实验装置由实时数字仿真器、风电主控制器、变桨控制器与变流器控制器组成，其有益效果是控制器与实际风电机组控制器一致，使得该装置整体特性更加接近实际风电机组。
实时数字仿真器中建立风电机组被控对象的仿真模型，如图2所示。其中，电网模型、变流器模型、发电机模型、风力机模型与风速模型是五种重要组成部分，电网、变流器与发电机实时仿真模型建模比较成熟，只需要设置与实际机组相同的参数即可达到与实际机组相同的特性。
在本实施例中，建立精确的风力模型，可以根据实际风力机特性参数建立二维数据表，在实时数字仿真器中建立自定义模型，并将变桨控制器与实时数字仿真器相连，使得风力机模型特定与实际特性完全一致，提高装置的准确性。模拟真实风场的风速，可以将风速数据导入实时数字仿真器，与风力机联合实时仿真，使得装置等同处于实际风场中，风电机组模型特性与实际特性高度一致。
实施例3
作为本实用新型又一较佳实施例，参照说明书附图1和2，本实施例公开了：
风电机组半实物实验装置，包括实时数字仿真器、风电主控制器、变桨控制器和变流器控制器，所述风电主控制器通过通信线分别与变流器控制器和变桨控制器进行连接，并通过通信协议进行数据交换，所述变流器控制器与实时数字仿真器通过硬接线连接，变桨控制器与实时数字仿真器通过硬接线连接；所述实时数字仿真器中的被控对象包括风力机模型和风力模型；所述实时数字仿真器中的被控对象还包括电网模型、变流器模型和发电机模型；所述变流器控制器与实时数字仿真器连接的连接内容包括被控对象的各种数据采集、通过模拟信号输入、变流器控制PWM数字信号输出和开关数字信号输出。所述变桨控制器与实时数字仿真器连接的连接内容包括变桨控制信号输出和实际桨距角信号输入。
在本实施例中，风电主控制器一般通过通信线与变流器控制器和变桨控制器进行连接，通过通信协议进行数据交换，而变流器控制器与实时数字仿真器通过硬接线连接，连接内容包括被控对象的各种数据采集，通过模拟信号输入、以及变流器控制PWM数字信号输出、开关数字信号输出。变桨控制器与实时数字仿真器也通过硬接线进行连接，连接内容为变桨控制信号输出与实际桨距角信号输入。
实时数字仿真器中被控对象包括电网模型、变流器模型、发电机模型、风力机模型与风速模型。电网模型一般作为测试研究边界条件，不作为实验装置的一部分。在一般的商用实时数字仿真器建模软件中，均具备变流器和发电机模型，只需要按照实际风电机组的参数对模型进行配置即可，配置参数包括变流器拓扑结构、滤波器参数、直流电容值、缓冲电路参数，发电机的额定参数、各电抗与电阻参数、机械参数等。
实施例4
作为本实用新型又一较佳实施例，参照说明书附图1和2，本实施例公开了：
风电机组半实物实验装置，包括实时数字仿真器、风电主控制器、变桨控制器和变流器控制器，所述风电主控制器通过通信线分别与变流器控制器和变桨控制器进行连接，并通过通信协议进行数据交换，所述变流器控制器与实时数字仿真器通过硬接线连接，变桨控制器与实时数字仿真器通过硬接线连接；所述实时数字仿真器中的被控对象包括风力机模型和风力模型；所述实时数字仿真器中的被控对象还包括电网模型、变流器模型和发电机模型；所述变流器控制器与实时数字仿真器连接的连接内容包括被控对象的各种数据采集、通过模拟信号输入、变流器控制PWM数字信号输出和开关数字信号输出。所述变桨控制器与实时数字仿真器连接的连接内容包括变桨控制信号输出和实际桨距角信号输入；所述实时数字仿真器为RTDS实时数字仿真器或RTLAB实时数字仿真器；所述风电主控制器为可编程控制器；所述变桨控制器为可编程控制器。
在本实施例中，实时数字仿真器是一种具备实时仿真能力的数字计算机，可以采用加拿大RTDS科技公司的RTDS实时数字仿真器或Opal-RT科技公司的RTLAB实时数字仿真器，以及其它实时数字仿真器。风电主控制器和变桨控制器目前一般采用可编程控制器（PLC），变流器控制器可以根据实际实验需求，自制嵌入式控制。
在本实施例中，可以在实时数字仿真器中通过查表法建立具备真实特性的风力机模型，可以将实际风场采集的风速数据进行处理，生产ComTrade格式，通过回放模型导入实时数字仿真器中，使之能够与其他部分的模型联合实时运行，保证风电机组半实物实验装置的准确性。
Claims (7)
1.风电机组半实物实验装置，其特征在于：包括实时数字仿真器、风电主控制器、变桨控制器和变流器控制器，所述风电主控制器通过通信线分别与变流器控制器和变桨控制器进行连接，并通过通信协议进行数据交换，所述变流器控制器与实时数字仿真器通过硬接线连接，变桨控制器与实时数字仿真器通过硬接线连接；所述实时数字仿真器中的被控对象包括风力机模型和风力模型。
2.如权利要求1所述的风电机组半实物实验装置，其特征在于：所述实时数字仿真器中的被控对象还包括电网模型、变流器模型和发电机模型。
3.如权利要求1所述的风电机组半实物实验装置，其特征在于：所述变流器控制器与实时数字仿真器连接的连接内容包括被控对象的各种数据采集、通过模拟信号输入、变流器控制PWM数字信号输出和开关数字信号输出。
4.如权利要求1-3任意一项所述的风电机组半实物实验装置，其特征在于：所述变桨控制器与实时数字仿真器连接的连接内容包括变桨控制信号输出和实际桨距角信号输入。
5.如权利要求1-3任意一项所述的风电机组半实物实验装置，其特征在于：所述实时数字仿真器为RTDS实时数字仿真器或RTLAB实时数字仿真器。
6.如权利要求1-3任意一项所述的风电机组半实物实验装置，其特征在于：所述风电主控制器为可编程控制器。
7.如权利要求1-3任意一项所述的风电机组半实物实验装置，其特征在于：所述变桨控制器为可编程控制器。
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| CN112859637A (zh) * | 2019-11-26 | 2021-05-28 | 北京国电思达科技有限公司 | 一种风电机组仿真系统 |
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