潮流能发电机组控制程序的测试方法及系统与流程

本发明涉及潮流能发电技术领域，特别是涉及一种潮流能发电机组控制程序的测试方法及系统。

背景技术：

目前风电行业由于有多年的积累，不同机型的风场差别主要是技术参数等，主控代码变化不大。而潮流能机组相对风电机组有很大的不同，因此，对潮流能机组进行控制需要编写一整套控制代码，在现场使用之前需要进行代码测试。目前，这样的代码测试大部分是通过在实际的潮流能机组的控制plc上运行实现的。然而，在实际系统中的运行测试不仅测试成本较高，而且需要大量的现场调试工作。这对于加快开发速度，降低开发周期是不利的。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种潮流能发电机组控制程序的测试方法及系统，能够大大减少控制程序的开发周期，加快控制程序的开发速度。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种潮流能发电机组控制程序的测试方法，所述方法包括：对所述潮流能发电机组内的关键功能部件的运行进行建模，得到关键部件模型；通过设置所述关键部件模型与各种控制程序之间的输入输出关系，将用于控制所述潮流能发电机组运行的各种控制程序嵌入至各个关键部件模型之间，使得所述控制程序能够控制所述关键部件模型的运行；通过运行所述控制程序，获得运行所述控制程序的控制器的负载率。

作为本发明技术方案的一种改进，控制程序包括：状态机控制程序、外围逻辑控制程序、转速控制程序、转矩控制程序、通讯逻辑控制程序、海流计控制程序。

作为本发明技术方案的一种改进，所述关键功能部件包括：叶片、传动链、发电机、变流器、变桨器；所述关键部件模型包括：叶片模型、传动链模型、发电机模型、变流器模型，以及变桨器模型。

作为本发明技术方案的一种改进，所述叶片模型的参数包括：叶片数、叶片长度、叶尖速比、叶轮直径、攻角、升力系数、阻力系数。

作为本发明技术方案的一种改进，所述传动链模型的参数包括：转子转速、低速轴转速、高速轴转速。

作为本发明技术方案的一种改进，所述发电机模型的参数包括：电网频率、额定功率、并网转速、额定转速、额定转矩、机械损耗、电损耗。

作为本发明技术方案的一种改进，所述变流器的参数包括：并网转速、并网开关、额定转速、额定转矩。

作为本发明技术方案的一种改进，所述变桨器的参数包括：叶片个数、变桨速率、桨距角、桨距角最大最小限位。

此外，本发明还提供了一种潮流能发电机组控制程序的测试系统，所述系统包括：plc控制器以及计算设备，其中：所述计算设备用于对所述潮流能发电机组内的关键功能部件的运行进行建模，得到关键部件模型；以及通过设置所述关键部件模型与各种控制程序之间的输入输出关系，将用于控制所述潮流能发电机组运行的各种控制程序嵌入至各个关键部件模型之间，使得所述控制程序能够控制所述关键部件模型的运行；所述plc控制器用于通过运行所述控制程序，获得运行所述控制程序的控制器的负载率。

作为本发明技术方案的一种改进，所述计算设备与所述plc控制器之间的通讯通过通讯软件或者仿真板实现。

采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：

采用对实际部件进行仿真的关键部件模型进行测试，能够大大减少控制程序的开发周期，加快控制程序的开发速度。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明潮流能发电机组控制程序的测试方法的流程图；

图2是本发明一种潮流能发电机组控制程序的测试系统的结构图；

图3是本发明另一种潮流能发电机组控制程序的测试系统的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是在本发明潮流能发电机组控制程序的测试方法的流程图。所述潮流能发电机组控制程序的测试方法包括如下步骤：

s11，对所述潮流能发电机组内的关键功能部件的运行进行建模，得到关键部件模型。

所谓关键功能部件是指在潮流能发电机组内，对于机组的正常运行发挥着关键作用的部件。典型的，这些部件包括：叶片、传动链、发电机、变流器、变桨器。

为了能够对潮流能发电机组进行有效的仿真，需要对上述关键功能部件的运行过程进行数学建模。数学建模的过程，就是利用数学模型，表示上述关键功能部件的运行过程。

通常情况下，上述数学建模的过程中，会涉及到上述关键功能部件的一些运行参数，例如，发电机转子的转速、传动系齿轮箱的变速比等等。

在后续的仿真运行过程中，上述的运行参数有可能需要在仿真执行的过程中被输出，作为观察系统是否正常运行的观测量。

s12，通过设置所述关键部件模型与各种控制程序之间的输入输出关系，将用于控制所述潮流能发电机组运行的各种控制程序嵌入至各个关键部件模型之间，使得所述控制程序能够控制所述关键部件模型的运行。

在完成了对上述关键功能部件的建模过程，获取到各个关键功能部件所对应的关键部件模型之后，需要确定关键部件模型同各个控制程序之间的输入输出关系。例如，控制程序的输出变量a是一个关键部件模型的输入变量，或者关键部件模型的输出变量b是一个控制程序的输出变量。

当然，在上述确定输入输出关系的过程中，涉及到的关键部件模型不仅仅只有一个，涉及到的控制程序也不仅仅有一个，涉及到的变量更不仅仅是一个。

关键部件模型可以有：叶片模型、传动链模型、发电机模型、变流器模型，以及变桨器模型。控制程序可以有：状态机控制程序、外围逻辑控制程序、转速控制程序、转矩控制程序、通讯逻辑控制程序、海流计控制程序。

确定了控制程序与关键部件模型相互之间的输入输出关系之后，就将各个控制程序嵌入至不同的关键部件模型之间，也就是完成了对潮流能发电机组的系统建模。此时，各个控制程序的运行结果将会对各个关键部件模型中的参数产生影响，也就是说，控制程序能够控制各个关键部件模型的运行。

s13，通过运行所述控制程序，获得运行所述控制程序的控制器的负载率。

完成了对关键功能部件的建模，以及对控制程序的嵌入之后，就可以通过运行控制程序，对潮流能发电机组的运行进行仿真。上述仿真的运行能够产生相应的仿真结果。

在本发明实施例中，所谓的仿真结果是运行上述控制程序的控制器的负载率。控制器的负载率可以在一定程度上反映在控制程序运行在真实潮流能发电机组中时的故障率。

而且需要进一步说明的是，上述半物理测试方式中，每隔固定的时间，测试平台需要潮流能实际控制系统运行一致，也就是需要进行系统的同步。典型的上述固定的时间可以是10毫秒。

图2是本发明一种潮流能发电机组控制程序的测试系统的结构图。参见图2，潮流能发电机组控制程序的测试系统包括：pc机21、plc控制器22。

pc机21的功能在于，对各个关键功能部件的建模，以及对输入输出关系的设置。具体来讲，pc机21用于对所述潮流能发电机组内的关键功能部件的运行进行建模，得到关键部件模型，以及通过设置所述关键部件模型与各种控制程序之间的输入输出关系，将用于控制所述潮流能发电机组运行的各种控制程序嵌入至各个关键部件模型之间，使得所述控制程序能够控制所述关键部件模型的运行。

plc控制器22则用于通过运行所述控制程序，获得运行所述控制程序的控制器的负载率。plc控制器22被连接至pc机21，并且二者之间的通讯通过运行在pc机21上的通讯程序完成。

上述测试系统的输入变量包括：转矩、变桨角度、流速、流向等等。

而且，通过上述测试系统的运行，能够得到的模型输出变量包括：流速、流向、发电机转速、叶轮转速、转矩、变桨角度、部件温度、通讯握手等等。

图3是本发明另一种潮流能发电机组控制程序的测试系统的结构图。参见图3，潮流能发电机组控制程序的测试系统包括：pc机31、plc控制器32，以及仿真板33。

在图3示出的系统中，pc机31及plc控制器32的功能与图2示出的系统中的功能相类似。也就是说，pc机31仍然用于对所述潮流能发电机组内的关键功能部件的运行进行建模，得到关键部件模型，以及通过设置所述关键部件模型与各种控制程序之间的输入输出关系，将用于控制所述潮流能发电机组运行的各种控制程序嵌入至各个关键部件模型之间，使得所述控制程序能够控制所述关键部件模型的运行。而plc控制器32仍然用于通过运行所述控制程序，获得运行所述控制程序的控制器的负载率。

图3示出的系统与图2示出的系统之间最大的不同点在于，pc机31与plc控制器32之间的通讯由专门的仿真板33完成，而不再使用需要依赖pc机31才能运行的通讯程序。

另外，在模型的输入参数及输出参数方面，图3示出的系统也同图2示出的系统相类似，在此不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。