PLC之間的硬件接口，實現Bladed與PLC之間的數據交換；RTDS與PLC 之間通過各自A0、AI互連，通過模擬電信號進行通訊。
4. 根據權利要求1所述的大型風電機組實時運行控制聯合仿真平臺構建方法，其特征 在于，閉環控制為：完整的傳動鏈的模型建立在Bladed中，Bladed中的發電機實時轉速 通過PLC傳遞給RTDS后，直接作為RTDS中發電機的轉速輸入；RTDS中發電機實時轉矩T rS 過通訊傳遞給Bladed，直接作為Bladed中當前的發電機轉矩，從而形成完整的閉環控制。
5. 根據權利要求1-4任一項所述的大型風電機組實時運行控制聯合仿真平臺構建方 法，其特征在于，聯合仿真實現過程中，考慮到修改控制算法的方便性和靈活性，將主控制 器集成在RTDS中，其接收來自Bladed的風速、轉速信號，并根據RTDS中電氣部分模型中采 集到的變量，采用控制算法，實現變槳和變流器的控制。
6. -種大型風電機組實時運行控制聯合仿真平臺，其特征在于，所述平臺包括安裝有 Bladed軟件的計算機、RTDS和PLC，其中： 所述安裝有Bladed軟件的計算機，用于在Bladed中建立風電機組機械部分和氣動部 分模型；所述Bladed軟件中自帶硬件測試模塊，硬件測試模塊保證Bladed實時運行，并集 成了多種通訊協議，是Bladed與其它設備數據交換的接口，借助于硬件測試模塊，Bladed 與PLC通訊并最終實現與RTDS通訊； 所述RTDS，用于建立風電機組電氣部分的模型和變流器及變槳控制模型，其配套的 GTAO和GTAI板卡通過模擬電信號與PLC通訊并最終實現與RTDS通訊； 所述PLC用于整個平臺的通訊，將ADS協議傳過來的Bladed的數據信號轉化為PLC AO 卡上經過標定的模擬電信號，并將PLC AI卡接收得到的標定的模擬電信號轉化為數據信 號； 上述RTDS是實時運行的，計算機性能足夠的條件下Bladed內置的硬件測試模塊保證 Bladed實時運行，Bladed與RTDS之間通過PLC進行實時的變量交互和通訊，實現完整的閉 環控制，且整個平臺是實時運行的。
7. 根據權利要求6所述的大型風電機組實時運行控制聯合仿真平臺，其特征在于，所 述安裝有Bladed軟件的計算機，其中Bladed軟件包括兩部分： Bladed計算主模塊，其包括內建的風速模型和氣動及機械部分模型，氣動及機械部 分模型包括風力機葉片、風力機氣動模型、傳動系統模型，機械部分模型包括塔架、機艙模 型； Bladed自帶的硬件測試模塊，該模塊能夠調用計算機的以太網網口進行通訊，計 算機以太網網口與PLC的以太網網口之間通過網線和交換機互聯，并以基于TCP/IP的 TwincatADS協議的方式進行通信。
8. 根據權利要求7所述的大型風電機組實時運行控制聯合仿真平臺，其特征在于，所 述硬件測試模塊與PLC之間至少包含以下基本通訊變量： 槳距角給定0 %該變量從PLC傳遞給Bladed ; 發電機實時轉矩Tg，該變量從PLC傳遞給Bladed ; 發電機實時轉速《 g，該變量從Bladed傳遞給PLC ; 風速Vw，該變量從Bladed傳遞給PLC ; 輸出電功率P，該變量從Bladed傳遞給PLC。
9. 根據權利要求8所述的大型風電機組實時運行控制聯合仿真平臺，其特征在于，所 述Bladed內部的基本的數據流向是： 硬件測試模塊通信接口從PLC接收到的槳距角指令fT傳遞給Bladed計算主模塊的 風力機葉片； 硬件測試模塊通信接口從PLC接收到的發電機實時轉矩Tg傳遞給Bladed計算主模塊 中傳動系統模型的發電機質量塊； 硬件測試模塊接收來自Bladed計算主模塊的風速Vw、輸出電功率P和發電機實時轉速 ?g，接收到的數據信號通過ADS通訊協議傳至PLC，由PLC將數據信號轉化為模擬電信號與 RTDS通訊。
10. 根據權利要求6所述的大型風電機組實時運行控制聯合仿真平臺，其特征在于，所 述RTDS中包括三部分： 電氣部分主電路，包括發電機、變流器及其保護電路、濾波器、變壓器、線路、電網模型； 該電氣部分主電路用于真實模擬風電機組的電氣部分；所述電氣部分主電路所關注節點處 的電流、電壓信號可供采集并傳給變流器及變槳控制模塊，同時主電路中的變流器及其保 護電路接收來自變流器及變槳控制模塊提供的PWM脈沖信號； 變流器及變槳控制模塊，該模塊是聯合仿真平臺的控制單元，為電氣部分主電路中的 變流器及其保護電路提供PWM脈沖信號，并為Bladed中的風力機葉片提供槳距角指令信 號； 模擬IO接口，即RTDS配套的模擬量輸出和模擬量輸入板卡，負責電氣部分主電路和變 流器及變槳控制模塊與PLC之間通過模擬電信號進行通訊。
11. 根據權利要求10所述的大型風電機組實時運行控制聯合仿真平臺，其特征在于， 所述模擬量輸出和模擬量輸入板卡與PLC之間通過PLC的AI卡和AO卡的IO 口進行通訊， RTDS與PLC之間至少包含以下基本通訊變量： 槳距角給定0 %該變量從RTDS傳遞給PLC ; 發電機實時轉矩Tg，該變量從RTDS傳遞給PLC ; 發電機實時轉速《 g，該變量從PLC傳遞給RTDS ; 風速Vw，該變量從PLC傳遞給RTDS ; 輸出電功率P，該變量從PLC傳遞給RTDS。
12. 根據權利要求11所述的大型風電機組實時運行控制聯合仿真平臺，其特征在于， 所述RTDS內部的基本數據流向是： 模擬量輸入板卡從PLC接收到的發電機實時轉速《g傳遞給RTDS中的發電機模型并 作為其輸入，RTDS中發電機得到的發電機實時轉矩Tg通過模擬量輸出板卡傳至PLC的AI 卡； 變流器及變槳控制模塊接收以下信號：用RTDS內部的電流表、電壓表采集得到的來自 RTDS電氣部分主電路的電信號，包括機端電壓信號、轉子電流信號、網側變換器輸出電流信 號；模擬量輸入板卡從PLC接收到的風速V w、發電機實時轉速和輸出電功率P ;變流器 及變槳控制模塊根據接收到的這些數據和所采用的控制算法進行運算，輸出Bladed中風 力機葉片的槳距角指令和用于控制RTDS中變流器及其保護電路的PWM脈沖。
13.根據權利要求6-12任一項所述的大型風電機組實時運行控制聯合仿真平臺，其特 征在于，所述聯合仿真平臺在聯合仿真實現過程中，數據實時傳遞，其中基本的數據流向是 Bladed中的發電機實時轉速通過PLC傳遞給RTDS后，直接作為RTDS中發電機的轉速 輸入；RTDS中發電機實時轉矩T rS過通訊傳遞給Bladed直接作為Bladed中當前的發電機 轉矩，從而形成完整的閉環控制。
【專利摘要】本發明提供了一種大型風電機組實時運行控制聯合仿真平臺及其構建方法，所述方法在Bladed中建立風電機組機械部分和氣動部分模型，在RTDS中建立風電機組電氣部分的模型；RTDS是實時運行的，計算機性能足夠的條件下Bladed內置的硬件測試模塊保證Bladed實時運行，Bladed與RTDS之間通過PLC進行變量交互和通訊，實現完整的閉環控制。本發明可用于風機主控和變流器控制器的硬件在環測試，能應用于新型拓撲結構和復雜電網情況的模擬。
【IPC分類】G05B17-02
【公開號】CN104865845
【申請號】CN201510228282
【發明人】蔡旭, 賈鋒, 李征, 曹云峰, 婁堯林
【申請人】上海交通大學
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月6日