[发明专利]一种无需对转速微分运算的风轮机模拟器及其控制方法

权利要求书

1.一种无需对转速微分运算的风轮机模拟器，包括直流电源、三相逆变器、电动机以及控制电路，其特征在于所述控制电路包括：隔离驱动电路、电压电流采样电路、位置检测器、速度计算电路、转矩观测器、风轮机转矩计算模块、第一加法器、积分器、第二加法器、乘法器、机械摩擦补偿模块、转动惯量补偿模块；其中：

所述三相逆变器输入端接直流电源，输出端接所述电动机的输入端；

所述电压电流采样电路输入端接所述三相逆变器输出端，输出端接所述转矩观测器第一输入端；

所述位置检测器安装在所述电动机上，所述速度计算电路输入端接位置检测器输出端；

所述转矩观测器第二输入端接所述速度计算电路输出端；

所述风轮机转矩计算模块第一输入端接所述速度计算电路输出端，第二输入端接风速测量仪器输出端；

所述机械摩擦补偿模块输入端、转动惯量补偿模块输入端分别与所述速度计算电路输出端连接；

所述第一加法器的第一输入端接所述转矩观测器输出端、第二输入端接风轮机转矩计算模块输出端，第三输入端接所述机械摩擦补偿模块输出端，输出端接所述积分器输入端；

所述乘法器输入端接所述转矩观测器输出端；

所述第二加法器的第一输入端接所述乘法器输出端，第二输入端接所述积分器输出端，第三输入端接所述转动惯量补偿模块输出端，输出端接所述隔离驱动电路输入端；

所述隔离驱动电路输出端接所述三相逆变桥中功率开关管的控制端。

2.如权利要求1所述的一种无需对转速微分运算的风轮机模拟器，其特征在于：

所述机械摩擦补偿模块是放大倍数为风轮机固有机械摩擦系数与电动机机械摩擦系数之差的乘法器；

所述转动惯量补偿模块是放大倍数为风轮机固有转动惯量与电动机转动惯量之差的乘法器。

3.根据权利要求1或2所述的一种无需对转速微分运算的风轮机模拟器的控制方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1， 三相逆变器根据隔离驱动电路的初始驱动信号将直流电转换为交流电为用于模拟风轮机的电动机供电，电压电流采样电路实时采集电动机的三相输入电压和三相输入电流；

步骤2，用位置检测器获取电动机的转子位置信息，速度计算电路根据位置检测器获取的转子位置信息计算得到电动机的转子转速； 

步骤3，用风速测量仪器测得风轮机所处环境的风速；

步骤4，转矩观测器根据电动机三相输入电压和三相输入电流、电动机的转子转速计算得到电动机的实际输出转矩；

步骤5，风轮机转矩计算电路根据电动机的转子转速、风轮机所处环境的风速计算得到风轮机的输出转矩；

步骤6，步骤5计算得到的风轮机输出转矩与电动机的实际输出转矩、机械摩擦补偿模块输出量做差得到第一次修正的转矩差值；

步骤7，第一次修正的转矩差值经过积分器得到第二次转矩修正的初始值，第二次转矩修正的初始值与经过乘法器处理的电动机实际输出转矩、转动惯量补偿模块输出值做差得到隔离驱动模块的输入信号。