[发明专利]一种基于硬件在环仿真的风电机组建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种建模方法，具体涉及一种基于硬件在环仿真的风电机组建模方法。

背景技术

风电机组性能测试评估是提高风电机组并网性能的重要技术手段。现有的风电机组性能测试评估方法主要有：模型仿真、零部件平台测试和现场测试。模型仿真主要是应用Matlab/Simulink、GHBladed和PowerFactory等仿真软件建立风力发电机组的模型并利用模型，仿真分析风电机组的运行特性，在模型建立过程中需对部分策略进行简化，仿真准确度根据不同的模型简化程度存在差别；零部件平台测试目前有发电机平台测试、变桨平台测试，通过在实验室模拟测试环境，进行零部件的运行特性测试，根据平台测试条件，无法模拟风电机组的全部公开，且平台多占地大、成本高，并不是一种高效的测试手段；现场测试在实际风机上进行特性测试，是最能够准确反映风电机组运行特性的方法，然而由于风电的随机性和波动性，现场试验多周期长、成本高、风险大，且不适用于实证性研究型测试。

申请号为201110275971.3的发明专利提供一种用于风力发电机主控系统测试的硬件在环实验系统和方法，在系统中通过设置风电机组参数的方式模拟风机模型，模型仿真结果作为风电机组主控器端的模拟和数据输入，该方法同样侧重于主控制器策略测试，缺乏对风机详细模型的建立，因此无法仿真准确的风机运行特性。

申请号为201210583480.X的发明专利公开了一种风力发电机组在环仿真测控系统及其测试方法，该方法侧重利用该测试方法进行主控系统控制策略的测试，但该方法中的风电机组模型较为简单，尤其是变流器、发电机及电网模型没有进行详细建模，无法反应出风机的电特性。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于硬件在环仿真的风电机组建模方法，完成风电机组气动机械模型、风电机组发电机变流器模型和外部电网模型的建模，基于各模型提供了实时仿真交互技术，保证整体风电机组仿真的真实性和实时性，且保证了风电机组控制策略及各部件运行特性的真实性，可在实验室环境下模拟真实电网情况，以仿真风电机组的真实运行特性，尤其可测试风电机组实际主控策略的完整性。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种基于硬件在环仿真的风电机组建模方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：建立风电机组气动机械模型；

步骤2：建立风电机组发电机变流器模型；

步骤3：建立外部电网模型。

所述步骤1中，基于GHBladed软件建立所述风电机组气动机械模型，并通过第一实时仿真接口实现风电机组气动机械模型与风电机组主控制器的实时交互。

所述风电机组主控制器通过第一实时仿真接口发送变桨指令给风电机组气动机械模型，风电机组气动机械模型接受到变桨指令后，对变桨指令进行数量或逻辑转换，将转换后的变桨指令作为风电机组气动机械模型的输入完成该周期内风电机组气动机械模型的仿真，并将仿真后的响应结果通过第一实时仿真接口反馈至风电机组主控制器。

所述步骤1中，风电机组气动机械模型包括风速模型、风力机模型、柔性传动链模型、变桨模型和塔筒模型。

所述步骤2中，基于MatlabSimulink软件建立所述风电机组发电机变流器模型，并通过第二实时仿真接口实现风电机组发电机变流器模型与风电机组主控制器的实时交互。

所述步骤2中，所述风电机组主控制器通过第二实时仿真接口发送转速指令给风电机组发电机变流器模型，风电机组发电机变流器模型接受到转速指令后，对转速指令进行数量或逻辑转换，将转换后的转速指令作为风电机组发电机变流器模型的输入完成该周期内风电机组发电机变流器模型的仿真，并将仿真后的响应结果通过第二实时仿真接口反馈至风电机组主控制器。

所述步骤2中，风电机组发电机变流器模型包括发电机模型和变流器模型。

所述发电机模型采用5阶电磁暂态模型，其包括定子模型、转子模型和传动系统模型；

所述变流器模型采用开关函数模型，其控制发电机的励磁电流、加载转矩与转速。

所述步骤3中，基于MatlabSimulink软件建立所述外部电网模型，并通过第二实时仿真接口实现外部电网模型与风电机组主控制器的实时交互。