[发明专利]一种直驱风机低电压穿越测试平台

说明书

本发明属于风力发电变流器测试技术领域，具体涉及一种直驱风机低电压穿越测试平台，主要针对永磁同步直驱式风力发电的变流器控制系统；该测试平台利用speedgoat半实物仿真平台配置风力发电机、变流器、电网、低电压穿越功能模块等被控部件的关键电气属性，通过转换装置与变流器控制系统互联，从而对风电变流器的真实控制系统软硬件进行测试。该测试方法与纯仿真相比，极大的提升了测试的准确性和速度，同时由于真实控制系统为产品级，具备实际应用的可参照性；与现场试验相比，该方法可以方便的进行各种极限实验例如断相、短路以及低电压穿越等可能对风力发电变流器造成损坏、测试费用比较昂贵或者试验条件难以搭建的试验等。

技术领域

本发明属于智能电网测试领域，具体涉及一种直驱风机低电压穿越测试平台。

背景技术

随能源枯竭、环境污染日益严重，新能源发电技术在世界范围内稳步发展。而风力发电变流器作为风力发电系统中的核心部件之一，在整个系统中的稳定性和可靠性要求也变得越来越严格。然而，受到研发实验室环境以及硬件条件的制约，其核心控制电路及软件代码在批量应用前，一般无法得到全面、详尽的测试，可能存在受到现场偶发事件影响的风险，影响变流器发电性能乃至整个电网的稳定性。

当前国内风力发电机主要包括永磁直驱风机和双馈风机两种，相对于双馈电机，永磁直驱式风机省去齿轮箱对寿命和维修费用的影响，具备较高的效率和较强的电容补偿能力，电网兼容性更好，更适合于低电压穿越。

在传统的风力发电变流器控制系统研发中，工程师一般采用现场测试、长时间运行机器，以及使用软件模型代替真实变流器模拟等方式对控制系统的稳定性和可靠性进行测试，然而低电压穿越的现场测试模拟真实故障状态的成本较高、各种状态难以实现、测试操作困难以及测试过程中存在样机损毁风险等问题。而软件模拟由于数据迭代计算量大，模型准确性不一致等情况，仿真速度和精度都无法真实应用，仅能提供算法层面的依据，对实际控制板出现的情况无法对应。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于一种直驱风机低电压穿越测试平台，以克服现有技术中的缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供了一种直驱风机低电压穿越测试平台，所述测试平台包括半实物仿真平台、转接装置、核心控制板和检测设备；所述仿真平台通过所述转接装置与所述核心控制板信号连接，信号连接为双通道模式；所述核心控制板与所述检测设备信号连接；所述半实物仿真平台用于直驱风机并网及低电压穿越的仿真；所述转接装置用于高速信号的转接；所述核心控制板用于为受测风力发电变流器的核心控制电路，所述检测设备对所述核心控制板的关键信号进行检测，例如示波器。

优选的，所述半实物仿真平台包括计算机、通信线和半实物仿真器；所述计算机通过所述通信线与所述半实物仿真器通信连接，共同运行半实物仿真。

优选的，所述计算机包括直驱风机模型、双PWM变流器模型、交流电网模型、电压跌落控制模型、Speedgoat工具包和配置仿真器I\O物理地址；所述直驱风机模型的输出端Ⅰ与所述双PWM变流器模型的输入端Ⅰ电连接；所述双PWM变流器模型的输出端Ⅱ与所述交流电网模型的输入端Ⅰ、所述电压跌落控制模型的输入端Ⅰ均电连接；所述Speedgoat工具包的Ⅰ端与所述双PWM变流器模型信号连接，Ⅱ端与所述配置仿真器I\O物理地址的Ⅰ端信号连接；所述配置仿真器I\O物理地址的Ⅱ端作为所述计算机的信号输出端。

优选的，所述直驱风机模型位于同步旋转坐标系下，数学模型为：

式中，u_d、u_q为dq轴参考系中的定子电压；i_d、i_q为dq轴参考系中的定子电流；L_d、L_q为d轴和q轴电感；w_s是转子的电角速度；定义q周的反电势为转矩方程如下：