变桨系统是风力发电机的重要组成部分,为了模拟测试变桨系统的性能,需要搭建变桨对拖电机试验系统。试验台配备与实际现场相同的变桨设备,主要包括变桨电机、控制柜和驱动器,同时以永磁同步电机作为加载电机模拟实际风场负载进行加载。根据试验台测试要求,需要实际风机运行过程中同一时间下的变桨位置指令和负载数据,经过传动比折算后输入试验台系统完成测试。期间,由于加载电机进行加载的过程中需要被动跟随变桨电机完成位置指令,不可避免地存在被动式系统多余力矩的问题。多余力矩使得加载系统不能精确模拟实际载荷曲线,如何获取准确的位置、负载数据并在输入时对相应力矩进行控制和补偿是本文研究的重点。文章首先建立以永磁同步交流伺服电机为加载和执行对象的试验系统数学模型,在仿真过程中结合变桨系统、加载系统运行的特点,分析多余力矩的产生机理,并为提出多余力矩消扰策略提供理论依据。在理论推导和实际试验的过程中发现系统运行位置和角速度是影响多余力矩的主要因素,进而以此为基础提出以位置信号和角速度信号为补偿模型的控制器设计方法。其次,设计了一套基于Modbus/TCP和LabVIEW的风电数据采集系统,该系统核心部分调用了LabVIEW中Modbus/TCP通信函数库以实现工业以太网通信。将采集到变桨系统在同一时间下的位置与负载的数据导入仿真模型进行测试以分析当前系统多余力矩的运行规律。由于对拖试验台本身是非线性复杂干扰系统,多余力矩与机械耦合、摩擦惯性、控制系统等多方面因素有关,采用传统依据被控对象参数的精确模型设计出的补偿控制策略,多余力矩的抑制效果与实际有较大出入。在原来控制系统的基础上,加入扭矩PID外闭环,进一步精确了补偿模型,优化后的控制策略可以有效地抑制多余力矩,以实现转矩的实时精确加载。根据试验台设计要求,更新了基于CoDeSys的试验台控制系统,在新界面上进行了基于仿真程序的试验,证实了设计程序的有效性和实用性。