[发明专利]一种风电机组控制系统PID环节静态测试及校验方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体地，涉及一种风电机组控制系统PID环节静态测试及校验方法。

背景技术

随着大规模风电机组和风电场的并网接入，给电网规划和运行都带来了新的挑战。尤其是远离负荷中心区并且容量巨大的风电基地，其运行特性势必对电网的稳定运行构成明显影响。

为了应对挑战，解决风电场并网情况下电网安全稳定经济运行等问题，电网需要实施先进的技术和管理措施，而这些都离不开包含风电机组、风电场的电力系统的仿真研究，离不开风电机组和风电场数学模型以及准确参数的研究。而这些参数的测定需要通过一系列测试的方法来取得。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在测试不方便和测试精度低等缺陷。 

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种风电机组控制系统PID环节静态测试及校验方法，以实现测试方便和测试精度高的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种风电机组控制系统PID环节静态测试及校验方法，主要包括：

对PID控制环节进行测试；

对PID调节响应特性进行测试；

基于PID控制环节的测试结果和PID调节响应特性的测试结果，进行具体试验。

进一步地，所述对PID控制环节进行测试的操作，具体包括：

⑴对转矩控制的PID进行测试，即：风机转矩控制环节负责对风电机组有功功率进行控制，环节的输入量为转速偏差，主控制环节为比例与积分的PI控制器的和，PI输出经过一个最大、最小转矩的限幅环节，最终输出量为有功电流给定Id，该输出量给至主变频器，进行有功控制；

⑵对无功控制的PID进行测试，即：风机无功控制环节负责对风电机组的无功功率进行控制，无功功率指令通过一个开环控制逻辑输入给整机模型，该开环逻辑主要是根据当时输出的有功功率和无功功率值进行一定无功的补偿；

⑶对桨矩角控制的PID进行测试，即：风机桨矩角控制环节，负责对风电机组的桨矩角进行控制。

进一步地，在步骤⑶中，所述对风电机组的浆距角进行控制的控制逻辑，为双PI控制逻辑，具体包括：1）转速通道PI控制，2）有功通道PI控制。

进一步地，所述对PID调节响应特性进行测试的操作，具体包括：

⑴利用时域测试法，进行PID调节响应特性测试；

⑵利用频域测试法，进行PID调节响应特性测试。

进一步地，所述利用时域测试法，进行PID调节响应特性测试的操作，具体包括：

步骤1：选取风电机组控制系统中的一个环节，进行分环节时域测量； 

步骤2：改变所测量环节PID之前的输入信号，进行阶跃试验，录取其输出信号，辨识PID各环节参数；

步骤3：改变PID环节参数，可采取不同的参数组合方式，重复步骤2的内容。

进一步地，在步骤1中，所述风电机组控制系统的控制环节，包括功率控制环节、电压或无功控制环节、以及变桨控制环节。

进一步地，所述利用频域测试法，进行PID调节响应特性测试的操作，具体包括：

步骤1：选取风电机组控制系统中的一个环节，进行分环节频域测量； 

步骤2：将白噪声信号加入到PID输入之前，PID输出反馈到频谱仪，逐步加大噪声信号，进行频域测量，记录幅频、相频特性；

步骤3：改变PID环节参数，采取不同的参数组合方式，重复步骤2的内容；

步骤4：将白噪声信号加入到测量环节输入之前，测量环节输出反馈到频谱仪，逐步加大噪声信号，进行频域测量，记录幅频、相频特性；

步骤5：将白噪声信号加入到延迟环节输入之前，延迟环节输出反馈到频谱仪，逐步加大噪声信号，进行频域测量，记录幅频、相频特性。

进一步地，在步骤1中，所述风电机组控制系统的控制环节，包括转矩控制环节、无功控制环节、桨距角控制环节。

进一步地，所述基于PID控制环节的测试结果和PID调节响应特性的测试结果，进行具体试验的操作，具体包括：

⑴对转矩控制的PID进行测试，即：试验时将主PLC的软、硬件进行适当改动，以便于对被测环节施加扰动并方便对环节的输入量PID IN和输出量PID OUT进行采样录波；

⑵对无功控制的PID进行测试，即：试验时将主PLC的软、硬件进行适当改动，以便于对被测环节施加扰动并方便对环节的输入量PID IN和输出量PID OUT进行采样录波；