大型失速型风力发电机动态特性研究

通过分析主动失速型机组的来流风速、气动、机械传动与发电机等部件的机理,建立了机组各主要部件的子系统模型(如气动模型、传动模型、发电机暂态模型、补偿电容模型、电网模型和控制系统模型等),近而得到了全系统的动态非线性模型。通过对机组全系统动态机理模型的数字仿真,得到机组在特定来流工况条件下的动态特性。所建立的模型和仿真结果为今后研究风电场与电网之间的相

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第 2卷 8

第 1 2期

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20年 l 07 2月

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文章编号：05.O6 2O )212.6 24O9 (O7 1-390

大型失速型风力发电机动态特性研究包能胜，徐军平2倪维斗 2,,叶枝全2(. 1清华大学热能 l系， 程北京 10 8;2汕头大学能源与环境科学研究所， 004 .汕头 5 56 ) 103

摘

要：通过分析主动失速型机组的来流风速、气动、机械传动与发电机等部件的机理，建立了机组各主要部件的

子系统模型(如气动模型、传动模型、电机暂态模型、发补偿电容模型、电网模型和控制系统模型等)近而得到了全，系统的动态非线性模型。通过对机组全系统动态机理模型的数字仿真，得到机组在特定来流工况条件下的动态特性。所建立的模型和仿真结果为今后研究风电场与电网之间的相互影响提供了理论基础。关键词：风力发电机；主动失速；态模型；字仿真 动数中图分类号：T 1 M64文献标史码：

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模型，通过对机组全系统的动态机理模型的数字仿真，到机组在各种来流工况条件下的动态特性，得并对机组的动态特性进行了分析，到了对机组动态得

目前，各种类型的风力发电机系统的建模与对动态特性分析是风能领域的重要研究方向之一 l 】。。

特性起主导作用的影响因子，为今后研究风电场与电网之间的相互关系提供了基础。

随着风电技术的进步，力发电机类型由最初的定风桨距到变桨距，定转速变桨距到变速变桨距 l,从 2但 发电机的种类不外乎异步电机 l、 3同步电机以及目 J 前流行的双馈电机、]永磁同步电机等。另一方面，随着风电场的容量越来越大，电场的功率输出特风

性以及风电场与电网问的相互影响已成为近来研究的热点问题之一。、

大型机组一般有两种运行方式：转速和变转定速。其中，转速机组一般采用双馈异步电机或全变功率 A/ CA C D/ C的功率调节方式，定转速机组 J而则吸收了

变桨距机组的优点，额定风速以上的功在率控制多采用主动失速的功率控制方式，过调节通桨距角主动失速来实现输出功率的恒定。图 1显示了主动失速型风力机整体模块示意图。从图中可以看出，与普通失速型机组相比，动失速型机组在主气动模块部分增加了一套桨叶桨距角调节装置。由于主动失速型机组是通过控制桨距角来调节机组功率输出的，因此其动态特性比一般的失速型机组要

图 1主动失速型风力机整体模块不意图 Fg. Th iga i 1 e da rmmai k th o cie salwi d tr ie s se tc s ec fa t tl n u b n y tm v

1机理模型主动失速型系统模型主要包括 3个子系统：气动、动以及发电机模型。传 11气动模型 .对于气动部分，设计的实际出发，动模型可从气用以下计算公式[: 4]

P= pR (, + T c/ )V r t 3

( 1 )

复杂的多，其控制系统的设计也更复杂。本文首先建立了大型主动失速型风力机的机理收稿日期：20 .71 060—3

式中，/,——功率系数，值可以从气动设计 C ( ) t其数据中得到，叶片方向取均值； 沿 P——风轮输出功

基金项目：广东省自然科学基金项 f(4O 8 )中国科学院可再生能源重点咨询项目 _ O 19O; _ i 作者简介：包能胜 (9 l )男， 17一，副研究员、博士研究生，主要从事风力发电方面的研究。nbo t.d .n gjx@s .d .n sa@s eu c;- u t eu c u p u

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