风力发电技术试验说明书

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1、风力发电技术实验指导书指导老师:卜京南京市玄武区孝陵卫200号自动化学院5楼（5062）联系方式:137-7031-9720E_mail:510190700@qq.com风力发电技术实验指导书概述本文详述了介绍了风力发电技术的基本原理与实验内容。包括湍流风速建模、风速估计、最优转矩控制、叶尖速比控制、变桨控制、限功率控制等。基于风力机模拟器硬件实验平台，在LabVIEW上位机软件编写控制算法，并将其应用到实验平台。小组成员姓名:学号：姓名:学号：姓名:学号：姓名:学号：姓名:学号：日期：2016年9月23日风力发电

2、技术实验指导书风力发电技术实验指导书预备知识------实验平台基本结构风力机模拟实验平台结构图上图所示，硬件主要包括：1）电机对拖机组电机对拖机组完成风力机传动链的动态模拟，其中不同类型风力机可选不同对拖形式，包括齿轮箱可选，高速/中速/低速可选，容量（5kW~500kW）可选。其中原动机的选择交/直流电机可选（推荐使用感应电机），发电机可选择永磁或双馈电机。2）原动机驱动器及整流/逆变变流设备本模拟试验系统统一采用技术成熟、可靠稳定的VACON工业变频器，功能上，该实验平台中的变流设备接受上层PLC控制器的运行

3、指令（转速/转矩/电压）完成发电机与电动机的伺服控制（闭环转矩/转速控制）。3）主控PLC主控PLC作为整个系统的主控器进行实时的状态监测与运行控制，本模拟实验系统采用BECKHOFF高性能工业PC。功能上，主控PLC完成风力机模型及控制算法的嵌入与实时模拟，计算实时指令的下达与运行状态信息的接收，同时对各个节点进行状态监测与保护。4）上位机系统完成PC调试功能，包含基于文本的数据保存功能与系统调试。以文本形式保存的所有运行数据可以通过MATLAB进行数据后处理，模拟实验平台提供对应的数据后处理函数库。另外，可通过

4、LabVIEW，TwinCAT或高级语言进行人机界面的编程实现。风力发电技术实验指导书实验一组合风速模型的生成1．实验目的（#一级标题，宋体小三）在进行风力发电实验室模拟时，风速模拟的逼真性直接影响整个发电系统的性能研究与测试，在研究并网风电场运行、规划及动态特性等有关问题时就需要建立与之相适应的风速模型，从而能够对风速的变化进行模拟，研究在一定风速条件下系统的性能。因此，较准确地模拟实际风况是风力发电系统模拟中的首要问题。组合风速模型是为了实现对风速的模拟，使得到的模拟风速能够较精确地反映风速的实际突变性、渐变性

5、及随机性等特点。能够全面地检验风力发电系统的性能，尤其是在风速突变时，整个系统的抗干扰性。适用于风力发电系统的模拟研究工作。（#正文宋体小四，1.5倍行距）2．实验要求（#一级标题，宋体小三）（1）了解组合风速的四个构成部分，并能够在LabVIEW中输入构成部分的表达式，实现各个组成部分模拟；（2）用LabVIEW中的信号图形用plot画出来；（3）分析仿真结果，与实际风速进行比较，总结出仿真结论。3．实验内容（#一级标题，宋体小三）组合风速模型由4种风（基本风、阵风、渐进风、随机风）的分量组合而成，来模拟现场的风

6、速。I基本风基本风描述的是风电场平均风速的变化情况。它存在于风轮机运行的整个过程，对风力发电机向系统输送额定功率起着决定性作用。一般可以认为基本风风速是作用在风轮机上的平均风速，所以基本风速是一个具体的常数值：,(为常数）(1-7)风力发电技术实验指导书II阵风阵风反应风速的突变性，其数学模型为(1-8)式中，为阵风开始时间，为阵风持续时间,为阵风的最大值。III渐变风渐变风风速反应风速的缓慢变化特性，其数学模型为(1-9)式中，为渐变风开始时间，为渐变风停止时间，为渐变风最大值。IV随机风随机风速反应风速变化的随

7、机性，用随机噪声风速来模拟，即simulinkLibraryBrowser>Sources>Band-limitedWhiteNoise模块来代替。综合上述四种风速成分，可建立模拟风速的模型为(1-10)式中为作用在风轮机上的组合风速，单位为。4．实验步骤（#一级标题，宋体小三）这部分主要说明在LabVIEW中如何构建出来上述四种风。即按matlab中所示结果为例，应详细说明如何在LabVIEW搭建如下matlab所示的组合风速。风力发电技术实验指导书图1风力机模拟器结构图（#黑体，居中，10号）5．实验结果（#一

8、级标题，宋体小三）6．实验心得（#一级标题，宋体小三）风力发电技术实验指导书实验二风速观测1．实验目的（#一级标题，宋体小三）最优叶尖速比法利用风速计等设备测量风速，计算得到在该风速下的最优转速，然后直接根据转速计算值与测量值的误差进行转速调节，使之达到最优转速；而功率曲线法是检测当前转速，并假定此转速为最优叶尖速比对应的转速，根据风机转速功率曲线获得对应于