雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模擬平臺研究

作者：石家莊風(fēng)機(jī)　　　　　日期：2015-9-1　　　　　瀏覽：1362　　　　　

風(fēng)力發(fā)電作為一種有效的可再生能源利用形式，近年來越來越受到關(guān)注。加之大規(guī)模開發(fā)利用風(fēng)電并網(wǎng)發(fā)電的要求，研究風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及其與電網(wǎng)的交互性影響已迫在眉睫。而風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)又是一個復(fù)雜的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，無論是系統(tǒng)控制策略的驗證還是驅(qū)動變流器的檢驗僅僅通過計算機(jī)軟件仿真模擬還不足以證明軟件、硬件設(shè)計的可靠性。但是大量的實際風(fēng)場實驗驗證顯然是不現(xiàn)實的，而且是極其不經(jīng)濟(jì)的；此外即使便于進(jìn)行實際風(fēng)場實驗，由于實際風(fēng)場環(huán)境的不可控性，實驗環(huán)境很難達(dá)到具體實驗要求。為了高效地對系統(tǒng)控制策略及軟硬件進(jìn)行驗證，通常需要對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行前期的實驗室地面模擬實驗研究，因而包含石家莊風(fēng)機(jī)模擬平臺的風(fēng)力發(fā)電實驗室模擬系統(tǒng)應(yīng)運而生。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實驗室地面模擬系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)及其控制部分為其實物，故模擬系統(tǒng)的核心為石家莊風(fēng)機(jī)模擬。雖然石家莊風(fēng)機(jī)模擬方案眾多，但多為基于石家莊風(fēng)機(jī)平均輸出特性的穩(wěn)態(tài)石家莊風(fēng)機(jī)模擬，模擬用原動機(jī)不能完全反映實際石家莊風(fēng)機(jī)動特性，故不適合替代實際石家莊風(fēng)機(jī)做風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實驗研究。
針對現(xiàn)有石家莊風(fēng)機(jī)模擬方案的不足，本文綜合考慮了石家莊風(fēng)機(jī)的風(fēng)剪、塔影效應(yīng)及其石家莊風(fēng)機(jī)的大慣量特性，提出了動態(tài)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)氖仪f風(fēng)機(jī)動態(tài)模擬方案，使得石家莊風(fēng)機(jī)模擬器與實際石家莊風(fēng)機(jī)具有更為接近的動態(tài)響應(yīng)，可以替代實際石家莊風(fēng)機(jī)進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實驗研究。此外，文章還建立了雙饋風(fēng)力發(fā)電模擬系統(tǒng)其它部分的數(shù)學(xué)模型，得出了整個雙饋風(fēng)力發(fā)電模擬系統(tǒng)的仿真平臺。基于雙饋風(fēng)力發(fā)電模擬仿真平臺，文章研究了動態(tài)石家莊風(fēng)機(jī)特性對雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的影響，突出了由于風(fēng)剪、塔影效應(yīng)引起的三次轉(zhuǎn)矩脈動量對雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的影響。此外機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)對雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)瞬態(tài)性能的影響也得以探討，最終得出了機(jī)械參數(shù)的最優(yōu)選擇規(guī)律。
文章還研究了基于定子電壓定向雙饋矢量控制的穩(wěn)定性，考察了系統(tǒng)電氣參數(shù)對系統(tǒng)瞬態(tài)性能的影響。以上研究為雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計和系統(tǒng)分析提供了有益的參考。在論文的研究過程中，完成了1 5kW異步電動機(jī)．1 1 kW繞線式雙饋發(fā)電機(jī)(M．G)對拖的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實驗?zāi)M平臺的搭建與調(diào)試。驗證了動態(tài)石家莊風(fēng)機(jī)模擬器算法的正確性，考察了雙饋發(fā)電機(jī)在不同工況下的運行特性，最終完成了整個模擬系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)實驗。仿真和實驗一致證明了石家莊風(fēng)機(jī)模擬方案與系統(tǒng)控制策略的正確性。