[发明专利]风力发电系统的虚拟现实仿真方法

说明书

技术领域

本发明是将虚拟现实技术应用于风力发电系统的动态仿真，模拟各种情况下风力发电的运行特性，涉及计算机虚拟现实技术和新能源发电技术领域。 

背景技术

风力发电技术已发展成为新能源开发利用中最成熟的一门技术，并网风电机组成为风电利用的最好形式，并向大型化方面发展。作为风力资源较为丰富的国家之一，我国也加快了风电技术领域的自主开发与研究，目前全国已建成44座风力发电场，风电装机总容量达到126万千瓦，并规划提出，到“十一五”末期，全国风电总装机容量将达到500万千瓦。风电技术的发展和众多风电场的建立，需要大量的运行技术人员和科研人员，要求能够熟练掌握各种情况下风力发电系统的运行特性，并做到及时有效安全的处理。由于风力发电的特殊性，对自然环境的依赖较大，风能的随机性和易变性，尤其是海上风电场，自然条件恶劣，不可能随时在现场通过试验了解掌握风电系统的各种运行工况，这就使得对风电运行特性的研究存在一定的困难，对运行人员来说，对偶然发生的特殊情况，也不能做到及时有效的处理。采用虚拟现实仿真的技术，有助于实现对不可测、不可视、不可摸、不可入等随机情况和危险场所进行仿真，因此建立一个与实际风力发电场相似的仿真系统，对于研究掌握风力发电系统的运行特性是十分必要的。 

发明内容

技术问题：本发明针对现有技术的不足和需要，提供一种将虚拟现实技术用于风力发电系统、真实模拟风电系统各种运行状况的方法。 

技术方案：本发明的目的通过以下的技术方案实现的： 

a.建立风力发电系统的机理模型：包括自然风速的特性描述、风轮空气动力学模型、传动系统动态模型、双馈发电机动态模型、变桨距系统模型和电网模型； 

b.建立风力发电系统虚拟现实场景模型： 

b1.建立风力发电系统各组成部分和外部环境的三维模型； 

b2.将三维模型转换成为虚拟现实建模语言的文件格式； 

b3.利用虚拟现实建模语言确定各模型在虚拟环境中的位置关系； 

b4.将虚拟现实场景的文件存储于虚拟场景控制服务器； 

c.实现虚拟现实场景和仿真程序的交互； 

c1.根据步骤a中风力发电系统机理模型建立仿真运算程序模块； 

c2.将仿真运算程序模块存储在仿真控制主机中； 

c3.仿真控制主机通过控制数据采集服务器，连接外部输入设备接受指令和数据输入，通过步骤c1中建立的仿真运算程序模块进行仿真计算； 

c4.仿真计算结果输出至虚拟场景控制服务器，驱动虚拟场景模型数据在输出显示设备中进行三维多媒体动态展现； 

本发明中自然风速的特性描述由平稳风速、渐变风风速、阵风风速、随机风风速组成： 

平稳风速V_wa由风场平均风速 描述， 

渐变风风速V_wr：