風(fēng)力發(fā)電半實(shí)物仿真平臺(tái)的研究.pdf

1、隨著環(huán)境的惡化以及能源的日益匱乏,新型清潔能源的開發(fā)和利用成為各國政府和專家學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。其中,風(fēng)能的開發(fā)利用以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)脫穎而出,并取得了快速發(fā)展。風(fēng)力發(fā)電控制器是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的核心部件,其性能高低直接關(guān)系到風(fēng)電機(jī)組的優(yōu)劣,有效且可靠的風(fēng)電機(jī)組控制器的測(cè)試方法十分關(guān)鍵。單純的數(shù)學(xué)仿真的非實(shí)時(shí)性,以及有些實(shí)際系統(tǒng)的復(fù)雜的特性比較難以在計(jì)算機(jī)中呈現(xiàn),因此,可以通過在數(shù)字仿真系統(tǒng)中部分的引入硬件,從而構(gòu)成了半實(shí)物仿真系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)

2、了一種基于xPC技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電半實(shí)物仿真平臺(tái)。該半實(shí)物仿真平臺(tái)不僅大大減少了控制器驗(yàn)證的成本的支出,而且還可以根據(jù)實(shí)際情況靈活地調(diào)整風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型以及風(fēng)況環(huán)境。
　　 本文提出了風(fēng)力發(fā)電控制器的V模式開發(fā)流程,風(fēng)力發(fā)電半實(shí)物仿真是V型開發(fā)模式的一個(gè)重要環(huán)節(jié),因此構(gòu)建基于xPC技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電半實(shí)物仿真平臺(tái)極其必要。目標(biāo)機(jī)主板插槽中的數(shù)據(jù)采集卡將實(shí)物形態(tài)的風(fēng)力發(fā)電控制器與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型連接起來,搭建出用于風(fēng)力發(fā)電控制器測(cè)試的半實(shí)

3、物仿真平臺(tái)。在仿真測(cè)試完畢后,可以達(dá)到控制器和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)之間的“垂直安裝”或“垂直集成”,從而大大縮短了控制器驗(yàn)證的時(shí)間和成本。
　　 根據(jù)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大風(fēng)能跟蹤的控制目標(biāo),提出了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),分析了包括風(fēng)力機(jī)、永磁同步發(fā)電機(jī)、PWM變換器以及光電式位置傳感器等在內(nèi)的數(shù)學(xué)模型,并由此建立了其仿真模型。
　　 討論了風(fēng)力發(fā)電半實(shí)物仿真平臺(tái)的硬件系統(tǒng),首先對(duì)半實(shí)物仿真平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行了選擇,依據(jù)xPC的設(shè)備驅(qū)動(dòng)

4、編寫流程以及數(shù)據(jù)采集卡的板卡信息,進(jìn)行了半實(shí)物仿真平臺(tái)的模擬量輸出和數(shù)字量輸入輸出的數(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動(dòng)程序的編寫。最后對(duì)主控制器的DSP微處理器進(jìn)行了介紹,并對(duì)信號(hào)調(diào)理電路板的電流檢測(cè)電路、風(fēng)速檢測(cè)電路、轉(zhuǎn)子位置角檢測(cè)電路等電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
　　 設(shè)計(jì)了本半實(shí)物仿真平臺(tái)的人機(jī)界面,包括虛擬風(fēng)力機(jī)圖形界面和人機(jī)控制界面。虛擬風(fēng)力機(jī)圖形界面是基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與xPC技術(shù)的結(jié)合,它可以動(dòng)態(tài)地模擬出風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行情況。利用VC++開發(fā)出基于對(duì)

5、話框的人機(jī)控制界面程序,此程序通過調(diào)用xPC的API函數(shù)完成相應(yīng)的平臺(tái)控制以及數(shù)據(jù)的顯示,增強(qiáng)了風(fēng)力發(fā)電半實(shí)物仿真平臺(tái)的易操作性和可移植性。
　　 以最佳葉尖速比法作為最大風(fēng)能跟蹤的控制策略,在Matlab／Simulink環(huán)境下,建立了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型,進(jìn)行仿真分析,仿真驗(yàn)證了控制方法的可行性。然后用風(fēng)力發(fā)電控制器取代控制系統(tǒng)模型構(gòu)建半實(shí)物仿真平臺(tái)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了風(fēng)力發(fā)電控制器優(yōu)越的性能以及最大風(fēng)能跟蹤控制算法的