基于建模的風電主控系統開發模式研究

所屬分類：電子論文閱讀次時間：2020-06-03 17:29

本文摘要：摘要：風能目前是人類最成熟的可再生能源技術，具有豐富的可再生和多樣化資源，開發基于模型的控制系統已經成為一種趨勢，可以通過設計快速原型和產生自動代碼來實現。通過將代碼下載到實物PC，可以進行實物循環測試。開發風力調節系統可以大大降低風險，提

　　摘要：風能目前是人類最成熟的可再生能源技術，具有豐富的可再生和多樣化資源，開發基于模型的控制系統已經成為一種趨勢，可以通過設計快速原型和產生自動代碼來實現。通過將代碼下載到實物PC，可以進行實物循環測試。開發風力調節系統可以大大降低風險，提高發展效率，從而為開發高性能、高質量風力調節系統奠定堅實的基礎。

　　關鍵詞：風電;主控系統;開發

機械與電子

　　作為一個主要能源消費者和風力發電庫，我國致力于風力發電領域的研究和開發。風力發電商業化模式已開始在我國發揮作用，引進了外國技術和設備。風力渦輪機的電阻和升力使我們能夠獲得渦輪機的空氣流通，將風能轉化為機械能量，然后用一種電力發電。渦輪發生器通過適當的變速箱連接到主軸，迄今為止，風輪機被分為兩大類：水平軸和垂直軸。

　　一、概述

　　風電控制系統主要是基于計算機實時控制技術的局部控制、遠程控制和數據傳輸系統。根據其特性自動檢測故障，并根據情況采取適當措施：主要功能：跟蹤最佳功率曲線低于額定風速;保持超過額定風速的恒定輸出功率;與一般工業控制程序不同的是，風力渦輪機控制系統是一個綜合控制系統，不僅需要監測電力網、風力渦輪機的條件和操作參數，而且還需要確保安全和運行過程的可靠性通過控制單元產生并行和分離的電力。目前，許多國家機械制造商已開始根據國外技術采購開發自主風力發電控制系統。風力渦輪機控制器在非常困難的環境下運作，遠離城市的風力渦輪機發電廠，如果不這樣做，將大大增加維修費用，特別是對風力發電的需求。為了有效利用設計控制系統，需要在發電機投入運行之前進行大量現場試驗。

　　二、基于建模的風電控制系統設計

　　為了解決與控制系統設計相關的風險和成本問題，V型開發過程被廣泛應用于許多行業，并被證明是成功的。設計仿真、快速原型和循環測試是統一規劃的，被廣泛證明是控制器設計和仿真的一個非常有效的平臺。

　　1、開發流程。V-model是一個基于模型的優化和改進模型，它允許軟件開發和測試幾乎同時進行，并行動態過程大大降低了bug和error出現的可能性。V-model并行是一個中心，這意味著同步過程包括三個層次結構:生存周期模型、分配模型、功能工具模型、項目管理模塊(PM)、系統開發模塊(SD)、質量保證單元(QA)、配置管理模塊(CM)。

　　2、建模與仿真。風用系統工程,氣象學,流體力學,MATLAB/SIMULINK電力電子材料工程學科和專業上要許多組件可能會厭倦數學模型,基于數學建模,同時設計系統的人都是工程應用目標和基礎理論,在這個技術,MATLAB/SIMULINK工具,MATLAB至關重要。設計架構系統建模和分析;SIMULINK模擬允許系統的每個物理組件作為一個模擬器，并創建控制器，測試每個輸入和反饋到系統影響因素的最佳參數。2008年以來，begle與matherworks建立了密切的合作，將MATLAB/SIMULINK接口整合到AutomationStudio中。

　　建模模擬分析和機械設備的自動編碼將大大減少工程師的編程時間，降低現場安裝成本。模型部件和實際物理連接一樣方便是一個理想的傳導路徑，通過該路徑可以描述系統的物理結構，而不必推斷和實施系統的方程式。模擬器可自動構造描述系統運行的差分代數方程，該差代數方程可與其它方程集成，以及GTO模型、IGBT電氣和電子單元、電壓測量、電流測量、控制和測量單元的阻抗測量RMS測量，零功率和功率計算，ABC-TODQ0和DQ0轉換到ABC，RPL發生器、三相單元的同步或異步發生器、電動機的分析和測量工具可作為模塊開發，并可制作機械設備的模型。模擬分析模型和自動生成代碼將大大縮短編程調節時間，并減少實地測試所需的時間。系統連接是一種理想的傳輸模式，用于描述系統的物理結構而不需要提取和執行所使用的方程式。方程式.分割、同步和功率電子設備GTO、壓力控制和測量IGBT模型、電阻測量RMS的有源和非電功率計算、ABC-TODQ0-DQ0段BBC、RPL或三相負載異步發生器電動機負載測試工具及其測量裝置組件。

　　3、自動源代碼生成。主風力渦輪機調節中使用的溫度控制源代碼可以在單一氣候下自動生成，該單一氣候通過Matlab風力渦輪機控制系統的一個成功模型。-TS/(+TS+1)在此基礎上，例如Similink模型。AS中自動代碼生成功能的執行將Similink模型首先分為兩個控制和模型部分，并用B&工具箱組件代替輸入輸出和中間變量;R.這也是一個循環路徑和相應的加法，必須在多個步驟中完成，以產生C代碼和產生密鑰的狀態，并確定在完成密鑰生成任務之后是否發現了外環代碼中的軌道和配置周期長度。

　　4、電力系統緩慢同步

　　電力系統慢同調是以二階微分方程線性化模型：基于第一階微分方程線性模型的緩慢同步理論是緩慢適應理論的關系結論，同時也適用于第二階微分方程線性化模型。傳統發生器的慢同步分組算法可以分成兩個階段，一個是主模式選擇階段，另一個是基于主模式發生器集合階段。作為緩慢同步子組的主要參考模式，系統的五個特性對應于一個模式。因此選取最慢模式組就是選取特征值絕對值最小的一組模式。將A的全部特征值按照絕對值從小到大的順序進行排序。

　　設r為選取的主導模式個數，r可以人工設定，對于雙時間尺度特性顯著的系統也可以采用最大差異法計算得到相應結果。至此完成了主導模式的選取，給出了發電機慢同調的定義，該定義指的是嚴格慢同調。然而，在實際系統中，嚴格慢同調是不常見的，近似慢同調才更為實用。在最慢模式組的模態中，兩臺發電機對應的元素越相近，這兩臺發電機越近似于慢同調。因此，劃分同調機群的界限并不是固定的，而是與近似同調要求的同調程度有關。一般情況下，對同調程度的要求越高，分群后得到的同調機群內的發電機個數越少，相應的發電機分群數就越多。

　　5、效果

　　在風力發電試驗中，直接測試的實際成本非常高，例如，風力發電模型，在這種情況下，不存在某些極端的風條件，便于使用，以避免使用昂貴機械和測試條件的不確定性。建模技術將使風能控制系統的效率大大降低到每秒鐘10米。風扇尚未達到額定速度，即電力的10%。由于難以進行模擬測試和模擬，最大的貢獻是降低測試成本和風險，因為風能在開發過程中進行了大量測試，但風險很大，成本高，預定模擬參數以檢查產品是否有效，并且在設計減少測試次數的系統時可以檢測出成本和風險。

　　結語：

　　通過風力渦輪機模型和模型設計，可以輕易地降低風力渦輪機和關鍵狀態的安全成本。建立其他監控系統、機械設備的制造和相關參考資料，事實上對于具有兩個重要時間尺度特性的電力系統，代表社區間振蕩的緩慢模式可以通過最大差別方法得到，并且可以用作S分組的主要模式，最優子組的數目等于主導模式的數目，獲得的子組結果也優化。就一般系統而言，發電機相對含糊不清，選擇最優次數是一個值得深入研究的問題。

　　參考文獻：

　　[1]齊蓉,肖維榮.可編程控制器技術[M].北京:電子工業出版社,2019.

　　[2]于群,曹娜等.MATLAB/SIMULINK電力系統建模與仿真[M].上海:機械工業出版社,2017.

　　[3]葉航冶.風力發電機組的控制技術[M].北京:機械工業出版社,2018.

　　作者：楊南

　　電子論文投稿刊物：《機械與電子》Machinery & Electronics(月刊)1983年創刊，是全國性宣傳報道機電一體化技術、工業控制、工業自動化的專業技術性科技期刊。在政策上具有指導性，在技術上具有引導性和實用性，在經驗上具有示范性。適合機電行業科技人員、管理人員，大專院校師生及其他從事機電一體化、工業控制、工業自動化等人員閱讀。