电工技术－理论与实践 浅析直驱及双馈风力发电系统模拟平台的设计 李钒 都城绿色能源有限公司新疆分公司，新疆乌鲁木齐８３００００ 摘要：新形势下风力发电技术作为研究风能在特定条件下转换为电能的技术，受到了社会各阶层的广泛关注，从某种意 义上来说风力发电技术的核心技术关乎到我国风力产业能否获得更深层次发展的关键性因素。而核心控制算法的研究可以辅 助相关技术手段完成，例如：计算机软件仿真和现场机组运行等诸多因素，但是就我国目前研究现状来说，纯数字式仿真和 纯物理实验或多或少存在缺陷，影响着整体效用的发挥，不能说是算法研究领域最佳手段。因此新形势下只有充分依据实际 情况，采取软硬件结合的方式，根本性解决纯数字式和纯物理实验算法存在的问题，本文以研究风力发电系统模拟平台结构 为切入点，致力于研究直驱及双馈风力发电系统模拟平台的设计，以此为广大研究者提供强大理论支撑。 关键词：风力发电系统：模拟平台：直驱和双馈风力发电系统 中图分类号：ＴＭ６１ ４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２．１３８８（２０１５）０５—０１２５．Ｏ１ 随着我国经济的迅猛增长，民众生活水平的稳步提升， 行比较，前者发挥关键性作用的是齿轮箱，在特定条件下能 但是我国所面Ｉ临的能源危机和生态环境问题却日渐严重，因 够采用双馈异步电机达到发电和并网的目的。假设齿轮箱功 而能源行业通过加大资金投入，为核心技术的提升创造条件， 率不变，那么大转矩机械就能够向高转速方向转变，从某种 更好的服务于能源开发与利用。而风力资源作为可再生能源， 意义上来说这就是风能转变为电能的具体表现。值得一提的 且我国蕴含着丰富的风力资源，倘若将共有效利用，不仅能 够缓解我国能源问题，一定程度上还能够解决生态环境问题， 是控制系统部分主要发挥统筹规划作用，在各方面都得到保 障的情况下，确保风力发电系统的协调、安全高效运转。 而这也是风力发电技术获得迅猛发展的原因所在。在查阅相 关资料结合实际发现，早期风力发电在无特殊情况下使用的 ２分析风力机特性模拟设计 是恒转速型发电机组，但是随着我国信息技术、电子技术等 在查阅相关资料结合相关实际发现，风力机特性模拟设 高新技术的发展，变速恒频技术成为主流风力发电技术。直 计可以说是直驱风力系统和双馈风力系统模拟平台得以实 驱及双馈感应发电机组相对于其他风力电机组来说应用更 现的关键性因素。综合考虑各方面因素，在实验室内一般使 为广泛，并且永磁体励磁多极直驱式同步发电机组拥有着广 用电动机模拟风力机对机组进行驱动。但是就我国目前状况 阔的发展前景从某种意义上来说这两种机组是新形势下主 来说，侧重于使用直流电机和异步电机，通过这来那种电机 流的两种机组类型，在促进风力发电方面发挥着积极作用， 而这也是本文研究的关键所在。 为发电机提供动力，确保各方面工作顺利进行。甚至于可以 根据风速和风力机特性计算出相关数据，在这个基础之上替 １分析风力发电系统模拟平台结构 代风力机完成风力发电实验，为更好设计出风力机特性系统 从上述中也提及到要依据实际情况并结合软硬件进行 奠定坚实基础。 设计，这个风力发电系统模拟平台并不是风力发电的最佳手 就我国目前形势来看，在风力发电模拟系统中侧重于使 段，以下就对模拟平台结构设计进行简要分析，主要介绍了 用直流电机来模拟风力机，直流电机在特定范围内能够正常 风力发电系统模拟平台的组成因素，在这个基础之上还分析 稳定运行，且能够获得良好的转矩特性，立足整体，直流电 了其运行原理，并将其作为搭建风力发电系统模拟平台的理 机受多种因素影响，在总体功率和功率方面表现尤为明显， 论依据，为深层次研究风力发电系统模拟平台奠定坚实基础。 从某种意义上来说阻碍了直流电机的进一步应用。再者，随 （１）模拟平台结构。为了更好对直驱和双馈风力发电系 着我国科学技术的迅猛发展，相应的为交流变频技术提供了 统模拟平台设计，本文在查阅大量资料结合相关实际的基础 广阔发展空间，而其性能也与直流调速无异，甚至于开始逐 上构建一个与真实风电场风能特性无异的模拟平台，为相关 步采用异步电动机来进行风力机的模拟，但是我国风机机模 工作的顺利开展提供坚实理论依据。再有，模拟平台采用的 拟系统与国外还存在很大差距，但是经过我国不懈探索与努 是异步电机和永磁电机两者结合的方式，在特定条件下能够 力，这个差距逐渐缩小，相信在不久的将来能够更好的服务 改变异步电机和永磁电机原有工作模式，为模拟结果达到预 于风力发电，进而有效缓解我国能源问题。 期效果提供可能。在设计过程中平台为风力发电系统通过相 ３结语 关技术手段能够为变桨控制策略和转矩控制策略提供设计 接口，在这个基础之上将变桨控制策略强行应用到风力机模 上述对直驱及双馈风力发电系统模拟平台的设计进行 拟器中，在完成这～系列工作之后再加载至风力发电机转矩 了简要概述，并深入探讨了力发电系统模拟平台结构，以对 控制器中，从中也就不难知晓通过不同控制策略所取得的效 拖的方式实现风力机特性的模拟，进行风力发电系统控制策 果是不一样的，但是出发点和落脚点都是一致的，都是为了 略的设计和验证，为风力发电系统的研究提供便利的条件。 设计出更好的风力发电系统。 参考文献 （２）分析双馈风力发电模拟系统。在查阅相关资料结合 ［１］罗百敏．全功率直驱永磁风力发电机组试验台的研究 实际发现，双馈风力发电系统模拟平台与直驱风力发电系统 ［Ｊ］．电机与控制应用，２０１１（１２）． 模拟平台两者间架构是相互对称的，也就是说要依据实际情 ［２］赵梅花，阮毅，沈阳，叶斌英，赵方平．基于风机特性模拟 况调整异步电机或者是永磁电机现有工作状态才能够实现 的风力发电系统［Ｊ］．电机与控制应用，２０１１（３）， 模拟平台系统的切换工作。双馈风力发电系统模拟平台并不 ［３］陈毅东，杨育林，王立乔，邬伟扬．基于３０ｋＷ直驱式风力 是单个因素组成，相反其是由风速模拟器、异步发电机等组 发电试验平台的研究［Ｊ］．电力电子技术，２０１０（８）． 成，彼此之间相互作用，倘若缺少其中一个因素都会影响整 作者简介：李钒（１９８３一），男，汉族，新疆乌鲁木齐市人，本 体效果。双馈风力发电模拟系统与直驱风力发电系统两者进 科学历，职称：助理，研究方向：风力发电。 ２０１５年５期１２５
