一種風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)pid環(huán)節(jié)靜態(tài)測試及校驗(yàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)PID環(huán)節(jié)靜態(tài)測試及校驗(yàn)方法,主要包括:對PID控制環(huán)節(jié)進(jìn)行測試;對PID調(diào)節(jié)響應(yīng)特性進(jìn)行測試;基于PID控制環(huán)節(jié)的測試結(jié)果和PID調(diào)節(jié)響應(yīng)特性的測試結(jié)果,進(jìn)行具體試驗(yàn)。本發(fā)明所述風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)PID環(huán)節(jié)靜態(tài)測試及校驗(yàn)方法,可以克服現(xiàn)有技術(shù)中測試不方便和測試精度低等缺陷,以實(shí)現(xiàn)測試方便和測試精度高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】—種風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)PID環(huán)節(jié)靜態(tài)測試及校驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)カ發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】,具體地,涉及ー種風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)PID環(huán)節(jié)靜態(tài)測試及校驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場的并網(wǎng)接入,給電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)行都帶來了新的挑戰(zhàn)。尤其是遠(yuǎn)離負(fù)荷中心區(qū)并且容量巨大的風(fēng)電基地,其運(yùn)行特性勢必對電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成明顯影響。
[0003]為了應(yīng)對挑戰(zhàn),解決風(fēng)電場并網(wǎng)情況下電網(wǎng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等問題,電網(wǎng)需要實(shí)施先進(jìn)的技術(shù)和管理措施,而這些都離不開包含風(fēng)電機(jī)組、風(fēng)電場的電力系統(tǒng)的仿真研究,離不開風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場數(shù)學(xué)模型以及準(zhǔn)確參數(shù)的研究。而這些參數(shù)的測定需要通過一系列測試的方法來取得。
[0004]在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中,發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在測試不方便和測試精度低等缺陷。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在干,針對上述問題,提出一種風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)PID環(huán)節(jié)靜態(tài)測試及校驗(yàn)方法,以實(shí)現(xiàn)測試方便和測試精度高的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)PID環(huán)節(jié)靜態(tài)測試及校驗(yàn)方法,主要包括:
對PID控制環(huán)節(jié)進(jìn)行測試;
對PID調(diào)節(jié)響應(yīng)特性進(jìn)行測試;
基于PID控制環(huán)節(jié)的測試結(jié)果和PID調(diào)節(jié)響應(yīng)特性的測試結(jié)果,進(jìn)行具體試驗(yàn)。
[0007]進(jìn)ー步地,所述對PID控制環(huán)節(jié)進(jìn)行測試的操作,具體包括:
⑴對轉(zhuǎn)矩控制的PID進(jìn)行測試,即:風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制環(huán)節(jié)負(fù)責(zé)對風(fēng)電機(jī)組有功功率進(jìn)行控制,環(huán)節(jié)的輸入量為轉(zhuǎn)速偏差,主控制環(huán)節(jié)為比例與積分的PI控制器的和,PI輸出經(jīng)過ー個(gè)最大、最小轉(zhuǎn)矩的限幅環(huán)節(jié),最終輸出量為有功電流給定Id,該輸出量給至主變頻器,進(jìn)行有功控制;
⑵對無功控制的PID進(jìn)行測試,即:風(fēng)機(jī)無功控制環(huán)節(jié)負(fù)責(zé)對風(fēng)電機(jī)組的無功功率進(jìn)行控制,無功功率指令通過ー個(gè)開環(huán)控制邏輯輸入給整機(jī)模型,該開環(huán)邏輯主要是根據(jù)當(dāng)時(shí)輸出的有功功率和無功功率值進(jìn)行一定無功的補(bǔ)償;
⑶對槳矩角控制的PID進(jìn)行測試,即:風(fēng)機(jī)槳矩角控制環(huán)節(jié),負(fù)責(zé)對風(fēng)電機(jī)組的槳矩角進(jìn)行控制。
[0008]進(jìn)ー步地,在步驟⑶中,所述對風(fēng)電機(jī)組的漿距角進(jìn)行控制的控制邏輯,為雙PI控制邏輯,具體包括:1)轉(zhuǎn)速通道PI控制,2)有功通道PI控制。
[0009]進(jìn)ー步地,所述對PID調(diào)節(jié)響應(yīng)特性進(jìn)行測試的操作,具體包括: ⑴利用時(shí)域測試法,進(jìn)行PID調(diào)節(jié)響應(yīng)特性測試;
⑵利用頻域測試法,進(jìn)行PID調(diào)節(jié)響應(yīng)特性測試。
[0010]進(jìn)ー步地,所述利用時(shí)域測試法,進(jìn)行PID調(diào)節(jié)響應(yīng)特性測試的操作,具體包括: 步驟1:選取風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié),進(jìn)行分環(huán)節(jié)時(shí)域測量;
步驟2:改變所測量環(huán)節(jié)PID之前的輸入信號,進(jìn)行階躍試驗(yàn),錄取其輸出信號,辨識PID各環(huán)節(jié)參數(shù);
步驟3:改變PID環(huán)節(jié)參數(shù),可采取不同的參數(shù)組合方式,重復(fù)步驟2的內(nèi)容。
[0011]進(jìn)ー步地,在步驟1中,所述風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié),包括功率控制環(huán)節(jié)、電壓或無功控制環(huán)節(jié)、以及變槳控制環(huán)節(jié)。
[0012]進(jìn)ー步地,所述利用頻域測試法,進(jìn)行PID調(diào)節(jié)響應(yīng)特性測試的操作,具體包括: 步驟1:選取風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié),進(jìn)行分環(huán)節(jié)頻域測量;
步驟2:將白噪聲信號加入到PID輸入之前,PID輸出反饋到頻譜儀,逐步加大噪聲信號,進(jìn)行頻域測量,記錄幅頻、相頻特性;
步驟3:改變PID環(huán)節(jié)參數(shù),采取不同的參數(shù)組合方式,重復(fù)步驟2的內(nèi)容;
步驟4:將白噪聲信號加入到測量環(huán)節(jié)輸入之前,測量環(huán)節(jié)輸出反饋到頻譜儀,逐步加大噪聲信號,進(jìn)行頻域測量,記錄幅頻、相頻特性;
步驟5:將白噪聲信號加入到延遲環(huán)節(jié)輸入之前,延遲環(huán)節(jié)輸出反饋到頻譜儀,逐步加大噪聲信號,進(jìn)行頻域測量,記錄幅頻、相頻特性。
[0013]進(jìn)ー步地,在步驟1中,所述風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié),包括轉(zhuǎn)矩控制環(huán)節(jié)、無功控制環(huán)節(jié)、槳距角控制環(huán)節(jié)。
[0014]進(jìn)ー步地,所述基于PID控制環(huán)節(jié)的測試結(jié)果和PID調(diào)節(jié)響應(yīng)特性的測試結(jié)果,進(jìn)行具體試驗(yàn)的操作,具體包括:
⑴對轉(zhuǎn)矩控制的PID進(jìn)行測試,即:試驗(yàn)時(shí)將主PLC的軟、硬件進(jìn)行適當(dāng)改動,以便于對被測環(huán)節(jié)施加擾動并方便對環(huán)節(jié)的輸入量PID IN和輸出量PID OUT進(jìn)行采樣錄波;
⑵對無功控制的PID進(jìn)行測試,即:試驗(yàn)時(shí)將主PLC的軟、硬件進(jìn)行適當(dāng)改動,以便于對被測環(huán)節(jié)施加擾動并方便對環(huán)節(jié)的輸入量PID IN和輸出量PID OUT進(jìn)行采樣錄波;
⑶對槳矩角控制的PID進(jìn)行測試,即:試驗(yàn)時(shí)將主PLC的軟、硬件進(jìn)行適當(dāng)改動,以便于對被測環(huán)節(jié)施加擾動并方便對環(huán)節(jié)的輸入量PID IN和輸出量PID OUT進(jìn)行采樣錄波。
[0015]進(jìn)ー步地,所述基于PID控制環(huán)節(jié)的測試結(jié)果和PID調(diào)節(jié)響應(yīng)特性的測試結(jié)果,進(jìn)行具體試驗(yàn)的操作,具體還包括典型參數(shù)設(shè)置,即:
A.轉(zhuǎn)速通道PID測試:
(a)比例環(huán)節(jié)測試:
試驗(yàn)1:參數(shù)設(shè)置為T=0, Kp=l, Ki=0 ;
試驗(yàn)2:參數(shù)設(shè)置為T=0, Kp=3, Ki=0 ;
(b)積分環(huán)節(jié)測試:
試驗(yàn)1:參數(shù)設(shè)置為T=0, Kp=l, Ki=2 ;
試驗(yàn)2:參數(shù)設(shè)置為T=0, Kp=l, Ki=3 ;
試驗(yàn)3:參數(shù)設(shè)置為T=0, Kp=5, Ki=2 ;
(c)ー階慣性環(huán)節(jié)測試: 試驗(yàn)1:參數(shù)設(shè)置為T0=25, Kp=l, Ki=0 ;
試驗(yàn)2:參數(shù)設(shè)置為T=200, Kp=3, Ki=0 ;
B.有功通道PID測試:
(a)比例環(huán)節(jié)測試:
試驗(yàn)1:參數(shù)設(shè)置為Kp=l, Ki=0 ;
試驗(yàn)2:參數(shù)設(shè)置為Kp=3, Ki=0 ;
(b)積分環(huán)節(jié)測試:
試驗(yàn)1:參數(shù)設(shè)置為Kp=l, Ki=3 ;
試驗(yàn)2:參數(shù)設(shè)置為Kp=10, Ki=3。
[0016]本發(fā)明各實(shí)施例的風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)PID環(huán)節(jié)靜態(tài)測試及校驗(yàn)方法,由于主要包括:對PID控制環(huán)節(jié)進(jìn)行測試;對PID調(diào)節(jié)響應(yīng)特性進(jìn)行測試;基于PID控制環(huán)節(jié)的測試結(jié)果和PID調(diào)節(jié)響應(yīng)特性的測試結(jié)果,進(jìn)行具體試驗(yàn);可以得到風(fēng)電模型的各個(gè)關(guān)鍵參數(shù)和驗(yàn)證風(fēng)電機(jī)組模型的正確性;從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中測試不方便和測試精度低的缺陷,以實(shí)現(xiàn)測試方便和測試精度高的優(yōu)點(diǎn)。
[0017]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述,并且,部分地從說明書中變得顯而易見,或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。
[0018]下面通過附圖和實(shí)施例,對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)ー步的詳細(xì)描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)ー步理解,并且構(gòu)成說明書的一部分,與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明,并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
圖1為本發(fā)明風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)PID環(huán)節(jié)靜態(tài)測試及校驗(yàn)方法中風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制模型的工作原理框圖;
圖2為本發(fā)明風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)PID環(huán)節(jié)靜態(tài)測試及校驗(yàn)方法中風(fēng)電機(jī)組勵磁電氣控制模型的工作原理框圖;
圖3為本發(fā)明風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)PID環(huán)節(jié)靜態(tài)測試及校驗(yàn)方法中風(fēng)電機(jī)組槳矩角控制模型的工作原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明,應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。
[0021]為了分析風(fēng)カ發(fā)電對電力系統(tǒng)動態(tài)特性的影響,需要建立風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組及風(fēng)電場的動態(tài)數(shù)學(xué)模型。風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組是ー個(gè)包含多學(xué)科的復(fù)雜系統(tǒng),槳葉的工作原理基于空氣動力學(xué),傳動系統(tǒng)的工作原理涉及到機(jī)械理論,發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換,風(fēng)電控制系統(tǒng)廣泛涉及控制理論和電氣原理。因此,在完成風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組的動態(tài)建模后,進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證是非常必要和有用的。
[0022]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例,如圖1-圖3所示,提供了一種風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)PID環(huán)節(jié)靜態(tài)測試及校驗(yàn)方法,可以應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)的建模和調(diào)試。該風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)PID環(huán)節(jié)靜態(tài)測試及校驗(yàn)方法,主要針對風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)(主PLC)包含的槳矩角控制模型、轉(zhuǎn)矩控制模型、無功功率控制模型這三個(gè)控制模型PID進(jìn)行分環(huán)節(jié)測試,以校驗(yàn)?zāi)P偷臏?zhǔn)確性。
[0023]本實(shí)施例的風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)PID環(huán)節(jié)靜態(tài)測試及校驗(yàn)方法,試驗(yàn)屬于靜態(tài)試驗(yàn)范圍。試驗(yàn)條件:風(fēng)電機(jī)組靜態(tài)試驗(yàn)建議在制造廠家試驗(yàn)平臺上進(jìn)行;若在風(fēng)電場現(xiàn)場進(jìn)行試驗(yàn),則需要風(fēng)電機(jī)組各系統(tǒng)調(diào)試通過,并且具備相應(yīng)的信號輸入、輸出端子,同時(shí)在制造廠家人員確認(rèn)安全的情況下進(jìn)行。
[0024]參見圖1-圖3,本實(shí)施例的風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)PID環(huán)節(jié)靜態(tài)測試及校驗(yàn)方法,主要包括:
1、PID控制環(huán)節(jié)測試 ⑴轉(zhuǎn)矩控制PID測試
風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制環(huán)節(jié)負(fù)責(zé)對風(fēng)電機(jī)組有功功率進(jìn)行控制,環(huán)節(jié)的輸入量為轉(zhuǎn)速偏差(實(shí)測的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速-發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速參考值),主控制環(huán)節(jié)為比例+積分的PI控制器,PI輸出經(jīng)過ー個(gè)最大、最小轉(zhuǎn)矩的限幅環(huán)節(jié),最終輸出量為有功電流給定Id,該輸出量給至主變頻器,進(jìn)行有功控制,如圖1所示。
[0025]相關(guān)參數(shù)及變量說明:
SpeFil:濾波后的實(shí)測發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速;
Speref:轉(zhuǎn)速參考值;
SpeErr:實(shí)測的轉(zhuǎn)速與參考轉(zhuǎn)速的偏差;
KP:轉(zhuǎn)矩控制比例系數(shù);
K1:轉(zhuǎn)矩控制積分系數(shù);
TorMax:最大轉(zhuǎn)矩限制;
TorMin:最小轉(zhuǎn)矩限制;
Id:有功電流給定。
[0026]⑵無功控制PID測試
風(fēng)機(jī)無功控制環(huán)節(jié)負(fù)責(zé)對風(fēng)電機(jī)組的無功功率進(jìn)行控制,無功功率指令通過ー個(gè)開環(huán)控制邏輯輸入給整機(jī)模型,該開環(huán)邏輯主要是根據(jù)當(dāng)時(shí)輸出的有功功率和無功功率值進(jìn)行一定無功的補(bǔ)償(對風(fēng)電機(jī)組及箱變需要的無功進(jìn)行補(bǔ)償),以保證箱變高壓側(cè)的功率因數(shù)為1。
[0027]這里主要對開環(huán)控制邏輯發(fā)出的無功指令之后的閉環(huán)控制環(huán)節(jié)進(jìn)行測試。環(huán)節(jié)的輸入量為無功偏差(實(shí)測的無功功率-無功功率參考值),主控制環(huán)節(jié)為比例+積分的PI控制器,PI輸出經(jīng)過ー個(gè)無功電流最大、最小限制環(huán)節(jié)及無功電流變化速度最大、最小限制環(huán)節(jié),最終輸出量為無功電流給定Iq,該輸出量給至主變頻器,進(jìn)行無功控制,如圖2所示。
[0028]相關(guān)參數(shù)及變量說明:
QPP:實(shí)測的無功功率;
Qfi1:濾波后的無功功率;
Qref:無功功率的參考值;
QErr:實(shí)測的無功功率與參考無功功率的偏差;
KPQ:無功功率控制環(huán)節(jié)的比例系數(shù);
KIQ:無功功率控制環(huán)節(jié)的積分系數(shù);Iqmax:無功電流最大限制;
Iqmin:無功電流最小限制。
[0029]⑶槳矩角控制PID測試
風(fēng)機(jī)槳矩角控制環(huán)節(jié)負(fù)責(zé)對風(fēng)電機(jī)組的槳矩角進(jìn)行控制,為雙PI控制邏輯:1)轉(zhuǎn)速通道PI控制,2)有功通道PI控制,如圖3所示。
[0030]轉(zhuǎn)速通道控制環(huán)節(jié)的輸入量為轉(zhuǎn)速偏差(實(shí)測的發(fā)動機(jī)角速度-發(fā)電機(jī)角速度參考值),主控制環(huán)節(jié)為比例+積分的PI控制器。
[0031]有功通道控制環(huán)節(jié)的輸入量為有功偏差(有功功率指令值-此時(shí)能夠發(fā)出有功功率的最大值),主控制環(huán)節(jié)為比例+積分的PI控制器。其中,“此時(shí)能夠發(fā)出有功功率的最大值Pmax”是根據(jù)風(fēng)速等各種條件計(jì)算得出的數(shù)值。采用Pmax而不是實(shí)際有功功率P,是因?yàn)閷?shí)際有功功率比Pmax變化要慢得多,為了控制的快速性,采用Pmax。
[0032]轉(zhuǎn)速通道PI環(huán)節(jié)輸出與有功通道PI環(huán)節(jié)輸出疊加后生成一個(gè)變漿速度指令,該指令再通過ー個(gè)帶有槳矩角最大、最小限幅環(huán)節(jié)及槳矩角變化速度最大、最小限幅環(huán)節(jié)的ー階慣性環(huán)節(jié),生成槳矩角指令。該槳矩角指令輸出至變漿系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu),最終實(shí)現(xiàn)變漿控制。
[0033]相關(guān)參數(shù)及變量說明:
?pp,濾波后的電機(jī)角速度;
&滅’電機(jī)角速度的參考值;
電機(jī)角速度參考值與實(shí)際電機(jī)角速度的偏差;
—ktoM,角速度偏差的前1采樣點(diǎn)的值;
1C _,速度環(huán)節(jié)的積分系數(shù);
Κρβ,速度環(huán)節(jié)的比例系數(shù);
Ρρβη,有功功率的指令值;
PflM,此刻能夠發(fā)出有功功率的最大值;
P ,有功功率的指令值與最大值的偏差;
err
P u,有功功率偏差的前1個(gè)采樣點(diǎn)的值;
A errold
槳矩角最小限制(度);
槳矩角最大限制(度)。
[0034]2、PID調(diào)節(jié)響應(yīng)特性測試步驟⑴時(shí)域測試法
步驟1:選取風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)(功率控制系統(tǒng)、電壓或無功控制系統(tǒng)、變槳控制系統(tǒng)等)其中一個(gè)環(huán)節(jié),進(jìn)行分環(huán)節(jié)時(shí)域測量。比例放大倍數(shù)測量時(shí),將微分,積分環(huán)節(jié)退出;積分系數(shù)測量時(shí),將比例、微分環(huán)節(jié)退出;微分系數(shù)測量時(shí),將比例、積分環(huán)節(jié)退出。
[0035]步驟2:改變所測量環(huán)節(jié)(PID)之前的輸入信號,進(jìn)行階躍試驗(yàn),錄取其輸出信號,辨識PID各環(huán)節(jié)參數(shù)。
[0036]步驟3:改變PID環(huán)節(jié)參數(shù),可采取不同的參數(shù)組合方式,重復(fù)步驟2的內(nèi)容。
[0037]⑵頻域測試法 步驟1:選取風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)(轉(zhuǎn)矩控制、無功控制、槳距角控制)其中一個(gè)環(huán)節(jié),進(jìn)行分環(huán)節(jié)頻域測量。比例放大倍數(shù)測量時(shí),將微分,積分環(huán)節(jié)退出;積分系數(shù)測量時(shí),將比例、微分環(huán)節(jié)退出;微分系數(shù)測量時(shí),將比例、積分環(huán)節(jié)退出。
[0038]步驟2:將白噪聲信號加入到PID輸入之前,PID輸出反饋到頻譜儀,逐步加大噪聲信號,進(jìn)行頻域測量。記錄幅頻、相頻特性。
[0039]步驟3:改變PID環(huán)節(jié)參數(shù),可采取不同的參數(shù)組合方式,重復(fù)步驟2的內(nèi)容。
[0040]步驟4:將白噪聲信號加入到測量環(huán)節(jié)輸入之前,測量環(huán)節(jié)輸出反饋到頻譜儀,逐步加大噪聲信號,進(jìn)行頻域測量。記錄幅頻、相頻特性。
[0041]步驟5:將白噪聲信號加入到延遲環(huán)節(jié)輸入之前,延遲環(huán)節(jié)輸出反饋到頻譜儀,逐步加大噪聲信號,進(jìn)行頻域測量。記錄幅頻、相頻特性。
[0042]3、具體試驗(yàn)
⑴轉(zhuǎn)矩控制PID測試
試驗(yàn)時(shí)將主PLC的軟、硬件進(jìn)行適當(dāng)改動,以便于對被測環(huán)節(jié)施加擾動并方便對環(huán)節(jié)的輸入量(PID IN)和輸出量(PID OUT)進(jìn)行采樣錄波,具體如表1所示。
[0043]表1:主PLC中轉(zhuǎn)矩控制模型軟、硬件改動情況
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)PID環(huán)節(jié)靜態(tài)測試及校驗(yàn)方法,其特征在于,主要包括: 對PID控制環(huán)節(jié)進(jìn)行測試; 對PID調(diào)節(jié)響應(yīng)特性進(jìn)行測試; 基于PID控制環(huán)節(jié)的測試結(jié)果和PID調(diào)節(jié)響應(yīng)特性的測試結(jié)果,進(jìn)行具體試驗(yàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)PID環(huán)節(jié)靜態(tài)測試及校驗(yàn)方法,其特征在于,所述對PID控制環(huán)節(jié)進(jìn)行測試的操作,具體包括: ⑴對轉(zhuǎn)矩控制的PID進(jìn)行測試,即:風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制環(huán)節(jié)負(fù)責(zé)對風(fēng)電機(jī)組有功功率進(jìn)行控制,環(huán)節(jié)的輸入量為轉(zhuǎn)速偏差,主控制環(huán)節(jié)為比例與積分的PI控制器的和,PI輸出經(jīng)過ー個(gè)最大、最小轉(zhuǎn)矩的限幅環(huán)節(jié),最終輸出量為有功電流給定Id,該輸出量給至主變頻器,進(jìn)行有功控制; ⑵對無功控制的PID進(jìn)行測試,即:風(fēng)機(jī)無功控制環(huán)節(jié)負(fù)責(zé)對風(fēng)電機(jī)組的無功功率進(jìn)行控制,無功功率指令通過ー個(gè)開環(huán)控制邏輯輸入給整機(jī)模型,該開環(huán)邏輯主要是根據(jù)當(dāng)時(shí)輸出的有功功率和無功功率值進(jìn)行一定無功的補(bǔ)償; ⑶對槳矩角控制的PID進(jìn)行測試,即:風(fēng)機(jī)槳矩角控制環(huán)節(jié),負(fù)責(zé)對風(fēng)電機(jī)組的槳矩角進(jìn)行控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)PID環(huán)節(jié)靜態(tài)測試及校驗(yàn)方法,其特征在于,在步驟⑶中,所述對風(fēng)電機(jī)組的漿距角進(jìn)行控制的控制邏輯,為雙PI控制邏輯,具體包括:1)轉(zhuǎn)速通道PI控制,2 )有功通道PI控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)PID環(huán)節(jié)靜態(tài)測試及校驗(yàn)方法,其特征在于,所述對PID調(diào)節(jié)響應(yīng)特性進(jìn)行測試的操作,具體包括: ⑴利用時(shí)域測試法,進(jìn)行PID調(diào)節(jié)響應(yīng)特性測試; ⑵利用頻域測試法,進(jìn)行PID調(diào)節(jié)響應(yīng)特性測試。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)PID環(huán)節(jié)靜態(tài)測試及校驗(yàn)方法,其特征在于,所述利用時(shí)域測試法,進(jìn)行PID調(diào)節(jié)響應(yīng)特性測試的操作,具體包括: 步驟1:選取風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié),進(jìn)行分環(huán)節(jié)時(shí)域測量; 步驟2:改變所測量環(huán)節(jié)PID之前的輸入信號,進(jìn)行階躍試驗(yàn),錄取其輸出信號,辨識PID各環(huán)節(jié)參數(shù); 步驟3:改變PID環(huán)節(jié)參數(shù),可采取不同的參數(shù)組合方式,重復(fù)步驟2的內(nèi)容。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)PID環(huán)節(jié)靜態(tài)測試及校驗(yàn)方法,其特征在于,在步驟1中,所述風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié),包括功率控制環(huán)節(jié)、電壓或無功控制環(huán)節(jié)、以及變槳控制環(huán)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)PID環(huán)節(jié)靜態(tài)測試及校驗(yàn)方法,其特征在于,所述利用頻域測試法,進(jìn)行PID調(diào)節(jié)響應(yīng)特性測試的操作,具體包括: 步驟1:選取風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié),進(jìn)行分環(huán)節(jié)頻域測量; 步驟2:將白噪聲信號加入到PID輸入之前,PID輸出反饋到頻譜儀,逐步加大噪聲信號,進(jìn)行頻域測量,記錄幅頻、相頻特性; 步驟3:改變PID環(huán)節(jié)參數(shù),采取不同的參數(shù)組合方式,重復(fù)步驟2的內(nèi)容; 步驟4:將白噪聲信號加入到測量環(huán)節(jié)輸入之前,測量環(huán)節(jié)輸出反饋到頻譜儀,逐步加大噪聲信號,進(jìn)行頻域測量,記錄幅頻、相頻特性;步驟5:將白噪聲信號加入到延遲環(huán)節(jié)輸入之前,延遲環(huán)節(jié)輸出反饋到頻譜儀,逐步加大噪聲信號,進(jìn)行頻域測量,記錄幅頻、相頻特性。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)PID環(huán)節(jié)靜態(tài)測試及校驗(yàn)方法,其特征在于,在步驟1中,所述風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié),包括轉(zhuǎn)矩控制環(huán)節(jié)、無功控制環(huán)節(jié)、槳距角控制環(huán)節(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)PID環(huán)節(jié)靜態(tài)測試及校驗(yàn)方法,其特征在于,所述基于PID控制環(huán)節(jié)的測試結(jié)果和PID調(diào)節(jié)響應(yīng)特性的測試結(jié)果,進(jìn)行具體試驗(yàn)的操作,具體包括: ⑴對轉(zhuǎn)矩控制的PID進(jìn)行測試,即:試驗(yàn)時(shí)將主PLC的軟、硬件進(jìn)行適當(dāng)改動,以便于對被測環(huán)節(jié)施加擾動并方便對環(huán)節(jié)的輸入量PID IN和輸出量PID OUT進(jìn)行采樣錄波; ⑵對無功控制的PID進(jìn)行測試,即:試驗(yàn)時(shí)將主PLC的軟、硬件進(jìn)行適當(dāng)改動,以便于對被測環(huán)節(jié)施加擾動并方便對環(huán)節(jié)的輸入量PID IN和輸出量PID OUT進(jìn)行采樣錄波; ⑶對槳矩角控制的PID進(jìn)行測試,即:試驗(yàn)時(shí)將主PLC的軟、硬件進(jìn)行適當(dāng)改動,以便于對被測環(huán)節(jié)施加 擾動并方便對環(huán)節(jié)的輸入量PID IN和輸出量PID OUT進(jìn)行采樣錄波。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)PID環(huán)節(jié)靜態(tài)測試及校驗(yàn)方法,其特征在于,所述基于PID控制環(huán)節(jié)的測試結(jié)果和PID調(diào)節(jié)響應(yīng)特性的測試結(jié)果,進(jìn)行具體試驗(yàn)的操作,具體還包括典型參數(shù)設(shè)置,即: A.轉(zhuǎn)速通道PID測試: (a)比例環(huán)節(jié)測試: 試驗(yàn)1:參數(shù)設(shè)置為T=0, Kp=l, Ki=0 ; 試驗(yàn)2:參數(shù)設(shè)置為T=0, Kp=3, Ki=0 ; (b)積分環(huán)節(jié)測試: 試驗(yàn)1:參數(shù)設(shè)置為T=0, Kp=l, Ki=2 ; 試驗(yàn)2:參數(shù)設(shè)置為T=0, Kp=l, Ki=3 ; 試驗(yàn)3:參數(shù)設(shè)置為T=0, Kp=5, Ki=2 ; (c)ー階慣性環(huán)節(jié)測試: 試驗(yàn)1:參數(shù)設(shè)置為T0=25, Kp=l, Ki=0 ; 試驗(yàn)2:參數(shù)設(shè)置為T=200, Kp=3, Ki=0 ; B.有功通道PID測試: (a)比例環(huán)節(jié)測試: 試驗(yàn)1:參數(shù)設(shè)置為Kp=l, Ki=0 ; 試驗(yàn)2:參數(shù)設(shè)置為Kp=3, Ki=0 ; (b)積分環(huán)節(jié)測試: 試驗(yàn)1:參數(shù)設(shè)置為Kp=l, Ki=3 ; 試驗(yàn)2:參數(shù)設(shè)置為Kp=10, Ki=3。
【文檔編號】G05B23/02GK103455028SQ201310383233
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】汪寧渤, 周識遠(yuǎn), 丁坤, 路亮, 李津, 張金平, 何世恩, 馬彥宏, 王定美, 黃蓉 申請人:國家電網(wǎng)公司, 甘肅省電力公司, 甘肅省電力公司風(fēng)電技術(shù)中心