永磁直驱风力发电中风力机模拟系统研究

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1、弟43巷弟l期电力电于技术Vo1．43．NO．12011年1月PowerElectronicsJanuary2011永磁直驱风力发电中风力机模拟系统的研究李军，田野，田华，陈国柱(浙江大学，电气工程学院，浙江杭州310027)摘要：分析了风力机和直流电动机的工作特性，建立了风力机特性曲线的数学模型。在此基础上，提出功率外环转矩内环的双闭环直流电动机控制方法来模拟风力机特性。并通过控制永磁同步发电机使其运行在最大功率输出点。同时为检验风机控制系统的相关性能及研究风机对电网的影响，分“微风”、“阵风”、“强风”3种状态对风电场的工况进行初步模拟。通过实验可知该平台可方便应用于实验室条件下的

2、风力发电技术研究。关键词：风力机；永磁直驱；直流电动机中图分类号：TM315文献标识码：A文章编号：1000一IOOX(2011)01—0033—03AResearchofWindTurbineImitationSysteminDirect．drivePMSGWindGenerationLIJun，TIANYe，TIANHua，CHENGuo—zhu(ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Thispaperanalyzestheoperationprinciplesofwindturbinesanddirectcurrent(

3、DC)motors，anddevelopsamathematicmodelforthewindturbine．Anewmethodisproposedtocontrolthewindturbineimitationsystembelowratingwindspeed，whichadoptsadoubleclose·loopscontrolmethodcontaininganoutsidepowerloopandaninsidetorquelooptocontroltheDCmotor．Inordertoachievemaximumpower，inthewindgeneratorsyst

4、em，thePMSGhastobeworkedinanoptimalspeedbychangingthegivenvalueofspeedaccordingtothecurrentcondition．Andinordertotestcharacteristicsofthewindturbinecontrolsystem，andstudytheinfluenceofwindturbinesystemtogridpower，somekindsofworkingconditionsinthewindfarmareimitated，called“breezemode”，“gustmode’’a

5、nd“galemode”．Theresultstestiytheproposedimitationplatformcanbeefectivelyusedinlaboratorytostudywindpowergenerators．Keywords：windturbine；direct—drivepermanentmagnet；directcurrentmotorFoundationProject：SupportedbytheSponsorshipofNCETProgramofMinistryofEducation，China(No．060512)1引言用直流电动机来模拟额定风速以下风力

6、特性曲线的方法，并以微风、阵风、强风3种状态对风电场风能作为一种绿色能源受到世界各国高度重工况进行简单模拟以便检验风机控制系统的稳定视．风力发电系统成为研究热点⋯。但由于风能的性和可靠性。间歇性和相对不可预测性。给电网调度带来了巨大挑战。因而风电场对风机系统提出了更高要求，2风力机的功率特性更加强调风机系统的可靠性与稳定性以及一定的由空气动力学特性可知风力机输入功率为：故障穿越能力。而如何在没有风场的实验室建立=1(pSvv=Sv(1)风力发电模拟平台来模拟风场特性，亦成为研究的重要课题。式中：p为空气密度，p=1．052kg／m；S为风力机叶片迎风近年来．风力机模拟技术得到广泛发展，

7、但主扫掠面积；V为空气进入风力机扫掠面以前的风速。要集中在风力机特性曲线的模拟以便验证最大风风力机的输出功率为：能捕获实验l2-，少有对风电场的工况进行模拟。==SvCp=d2vCp(2)在此结合风电场风机实际运行方式提出了一种利式中：为风能利用系数；d为叶片的直径。cD是一个与风速、叶片转速、d均有关的量，基金项目：教育部新世纪人才资助计划(060512)是叶尖速比A和浆距角的函数。叶尖速比为：定稿日期：2010—08—02作者简介：李军(1