[发明专利]风况模拟系统及其在风电机组试验台上实现的方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及风况模拟系统及其在风电机组试验台上实现的方法。

背景技术

风能作为一种新型能源已经被世界各国大力发展。风力发电机组是风能利用的典型装置，它是一个复杂的机电一体化系统，且体积庞大，安装和维护成本都很高。

为了能在安装前获知风力发电机组存在的性能缺陷，以便于及时消除这些缺陷，从而避免风力发电机组安装后故障率高导致的维护成本显著增加的问题发生，现有技术提出了一种在实验室中使用的风况模拟系统，如图1所示，用于将自然界的风况转换为拖动风力发电机组的输出载荷，再通过齿轮箱及联轴器将该输出载荷传递至被试风力发电机组。

其中，拖动风力发电机组包括拖动变频器及拖动电机；被试风力发电机组包括发电机及变流器；变流器与变压器的低压侧电连接，用于通过变压器将发电机产生的电能输送至电网；拖动变频器与变压器的低压侧电连接，用于将从电网获得电能以使拖动电机运转；HMI(人机界面)与拖动变频器电连接，用于向拖动变频器输入风况模拟信号。

如图1所示，由于HMI(人机界面)只包括提前编制好的、有规律的典型风况，例如正弦风、方波风等，而风机工作现场的实际风况并不局限于这些有规律的典型风况，因此，这种系统的模拟精度较差。

为了提高风况模拟的精度，现有技术提出了用试验台控制器代替HMI的方案，试验台控制器中保存有预先定义好的风况模型和风机模型，试验台控制器通过对模型仿真运算，得到不同风况模型下的控制信号，进而控制拖动变频器。由于这种系统的模拟精度受限于仿真软件的性能以及风机模型的完善度，因此仍不能达到较高的模拟精度。

发明内容

本发明的实施例提供一种风况模拟系统及其在风电机组试验台上实现的方法，解决了现有风况模拟系统的模拟精度较低、模拟工况与真实工况不一致的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种风况模拟系统，包括：变压器、拖动风力发电机组、联轴器、被试风力发电机组及控制器；所述拖动风力发电机组包括第一变流器及与其连接的电动机；所述被试风力发电机组包括第二变流器及与其连接的发电机；所述第一变流器连接所述变压器的低压侧；所述第二变流器连接所述变压器的低压侧；所述联轴器直接连接所述电动机的输出轴及所述发电机的输入轴；所述控制器包括第一信号输出端及第二信号输出端；所述第一信号输出端电连接所述第一变流器，用于向所述第一变流器发送第一控制信号，使所述电动机按指定转速运转；所述第二信号输出端电连接所述第二变流器，用于向所述第二变流器发送第二控制信号，使所述发电机按指定转矩运转；且所述第一控制信号与所述第二控制信号同时发送；所述指定转速为从风机工作现场采集的所述风机的实际转速；所述指定转矩为从所述风机工作现场采集的所述风机主轴的实际转矩。

其中，所述控制器还包括信号输入端及反馈控制模块，所述信号输入端电连接所述第二变流器，用于获取所述发电机的输出载荷；所述反馈控制模块，用于当所述发电机的输出载荷不等于从所述风机工作现场采集的所述风机的实际输出载荷时，产生第三控制信号，以控制所述发电机的输出载荷等于从所述风机工作现场采集的所述风机的实际输出载荷。

优选地，所述控制器还用于将所述第三控制信号通过所述第一信号输出端发送至所述第一变流器，以控制所述电动机的转速；和/或将所述第三控制信号通过所述第二信号输出端发送至所述第二变流器，以控制所述发电机的转矩。

一种风况模拟系统在风电机组试验台上实现的方法，使用上述的风况模拟系统来实现，包括：数据采集步骤：从风机工作现场采集所述风机的实际转速作为指定转速，同时采集所述风机主轴的实际转矩作为指定转矩；同步步骤：所述控制器向所述拖动风力发电机组中的第一变流器发送第一控制信号，使所述电动机按指定转速运转，同时向所述被试风力发电机组中的第二变流器发送第二控制信号，使所述发电机按指定转矩运转。

其中，所述数据采集步骤还包括：从所述风机工作现场采集所述风机的实际输出载荷。

优选地，所述风况模拟系统在风电机组试验台上实现的方法还包括反馈控制步骤：所述控制器获取所述发电机的输出载荷；所述控制器中的所述反馈控制模块在确定所述发电机的输出载荷不等于从所述风机工作现场采集的所述风机的实际输出载荷时，产生第三控制信号，以控制所述发电机的输出载荷等于从所述风机工作现场采集的所述风机的实际输出载荷。