一种全工况风电控制系统半实物仿真平台的设计 .pdfVIP

一种全工况风电控制系统半实物仿真平台的

设计

作者：刘徽王赟

来源：《电气传动自动化》2019年第03期

摘要：本文提出基于德国倍福TWINCAT控制软件包，GHBladed风电专用仿真软件以及

实物对拖系统搭建的全工况测试平台用以开发相应风力发电机组机型主控控制软件，通过该测

试平台应用能有效克服全实物系统测试困难以及全仿真系统不能实时等困难，为新机型主控系

统开发提供了坚实可信的测试依据。

关键词：GHBladed仿真;发电机对拖系统;风力发电机主控系统全工况仿真

中图分类号：TP15文献标识码：A

DesignofHardware-in-the-loopSimulationTestPlatformforallCondition

WindTurbineControlSystem

LIUHui，WANGYun

（CSIC（Wuhan）LingjiuelectricaltechnologyCo.，Ltd，Wuhan430205，China）

Abstract：Inthispaper，basedonBeckhoffPLC，GHBladeforwindpowersimulation

softwareandthephysicalofthetowingsystemofallconditiontestplatformtodevelopthe

correspondingmodelwindturbinemastercontrolsoftware，throughthetestplatformcaneffectively

overcomethephysicalsystemtestingdifficulties，aswellasareal-timesimulationsystemisnot

difficult，etc.，asanewtypecontrolsystemdevelopmentprovidesasolidreliabletestingbasis.

Keywords：GHBladedsimulation;generatortowingsystem;WTCallconditionsimulation

引言1

目前風电行业竞争激烈，各厂商不断推出新机型，并且单机容量日益扩张，这样对机组

的设计制造，控制系统设计以及风电相关设备的安全性和开发速度成本提出了更高的要求

[1]，而新机型的控制设计并不能简单的依靠现有机型移植代码，尤其是核心算法部分，不同

的硬件传动链设备需要不同的控制策略，此时必须依靠整机仿真技术获取重要参数，并对机组

控制系统进行仿真测试[2-3]。出于对现有机型继续深入研究优化工作以及新机型安全可靠开发

的研制目的而提出建立风力发电机组全工况试验半实物仿真平台。

半实物2风机主控系统仿真平台简介

传统离线式全仿真完全不受外界条件影响，投入成本低，一般情况下一台主流微型计算

机以及仿真软件（如Matlab/Simulink）即可开展仿真工作，仿真模型和控制系统的开发均采用

数字模型建立与求解的方法研究。由于风电设备的实验调试困难，因此该方法得到了广泛应用

[4]。但是该仿真手段也存在致命弱点，离线不实时性，时间无法同步，难以建立完整可信的

风机部件模型，一些出于实物和环境造成的影响，如：通信速率，环境温度，外界干扰等也无

法实现，因此完全由仿真得出设计方案和控制算法难以使人满意[5]。

而采用半实物仿真手段由倍福PLC、风电专用GHBladed仿真软件与发电机对拖平台互

相配合搭建而成，虽相对成本较高，但具备如下优点：

（1）实时性，能反映设备和控制算法的实时时序性的效果;

（2）实物反馈信号，具备真实的反馈信号，如：转动惯量，摩擦力，环境对设备和控制

的影响，控制信号的传输速率对仿真影响等;

（3）在线调试的便捷性;

（4）为大型变流器的研究提供试验平台，变流器的调试不可完全与主控系统脱离，二者

之间必须形成一个闭环控制。

主控系统常规开发流程3

开发新型机组必须首先建立相应的数学模型，以描述整台风机的动态行为，此模型应能

描述整个机组所有的基本动力学特性，而且还必须适合于