风轮机输出特性模拟系统的设计

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1、第25卷第1期可再生能源Vol.25No.12007年2月RenewableEnergyResourcesFeb.2007风轮机输出特性模拟系统的设计王雷，楚峥,姚兴佳（沈阳工业大学风能技术研究所，辽宁沈阳110023）摘要：为了在不具备风场环境的情况下进行风力发电技术研究，设计了一套风轮机输出特性模拟系统。通过建立随机风速模型和风轮机转矩输出特性计算式，利用变频器控制异步电机的输出转矩来模拟风轮机的输出特性，使用所搭建的实验平台进行试验。试验结果表明，该模拟系统具有良好的动态实时特性，适用于在实验室内进行风

2、力发电技术的研究工作。关键词：风力发电；风轮模拟；异步电机；矢量控制中图分类号：TK83文献标志码：A文章编号：1671-529（22007）01-0062-04DesignofsimulatingsystemofwindturbineoutputcharacteristicWANGLei，CHUZheng，YAOXing-jia（WindEnergyInstitute&ShenyangUniversityofTechnology,Shenyang110023,China）Abstract：Becauseof

3、nowindfarmcircumstanceinthelab,itishardtodotheactualexperimentexceptthetheoreticanalysisandthesimulationofcomputer.Inordertosolvethisproblem,thispaperproposedadesignofsimulatingsystemofwindturbineoutputcharacteristic.Thewindspeedmathematicalmodelisestablish

4、ed,whichfeasibilityisconfirmedbytheactualwindspeeddata.Thecalculatingfunctionofwindturbinetorqueisalsoestablished.Byvectorcontrolling,convertorcontrolstheinductionmotortoimitatetheoutputcharacteristicofwindturbine.Theexperimentplatformisputup.Accordingtheex

5、perimentresults,thesimulatingsystemhasgooddynamiccharacteristic.Itissuitabletoresearchthewindpowergenerationtechnologyinthelab.Keywords：windpowergeneration；windturbineimitation；asynchronousmachine；vectorcontrol0引言态特性。风轮机模拟装置能为实验室内的风力发电技1模拟系统构成术研究提供近似风轮输出特性的

6、原动机。目前已模拟系统由上位机、数据通讯卡、变频器、异有的风轮机模拟装置都是采用直流电机电流控制步电动机构成（图1）。方式来实现，而且，仅仅是在指定的风速下模拟风轮机的输出特性。它只能模拟风轮机的静态输出[1]～[3]过程，不能反映动态过程的实时性。本文建立了随机风速模型，输入近似实际风场的风速时变曲线，通过给定桨距角和转速反馈值计算出风力机的瞬态转矩。以矢量控制方式，通过变频器来控制异步电机的输出转矩，可以快速产生与瞬态风况相应的转矩，体现出良好的动收稿日期：2006-11-15。作者简介:王雷（1959-

7、），男，辽宁沈阳人，副教授、高级工程师，从事电机技术研究和教学工作。E-mail：sjdlw999@163.com通讯作者：姚兴佳（1948-），男，辽宁抚顺人，教授，博士生导师，长期从事风能利用技术的研究工作。E-mail：xingjia@vbip.163.com王雷，等风轮机输出特性模拟系统的设计63风轮机是能量转换装置，风轮机输出特性模式中：VWR——渐变风速，m/s；拟的本质是能量或转矩的控制，而并非简单的速Rmax——渐变风速最大值，m/s；度调节。因此，正确的模拟思路应该是根据当前风T1R——起始

8、时间，s；速、机组转速和给定的桨距角，计算出风轮机的输T2R——终止时间，s；出功率或转矩，将其作为异步电机的控制指令加TR——保持时间，s。以执行，本设计采用转矩控制方式来模拟风轮机随机风反映风速变化的随机特性。+N的输出特性。%%1/2%VWN=2([SV（#i）$#]cos（#it+%i）2系统建模%%i=1%%2.1风模型’（4）%#i=（i-1/2）·$#%%风移动的过程中，既有动能的变化