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風力機模擬器是什么以及它是如何工作的?

更新時間:2023-11-13   點擊次數:346次

近年來,風力發電是最有前景的可再生能源發電技術之一。對并網風力系統的研究非常必要,因為風能有望在項目的整個生命周期及以后提供免費燃料。為了在不依賴自然風力資源和實際風力渦輪機的情況下研究風能轉換系統 (WECS) 的穩態和動態行為,一個代表風力和風力渦輪機的系統是必須具備的,吉事勵DS2000F系列風力機模擬器系統可以模擬不同風速,可編程,采用全數字化的變流器設備來進行模擬,整個過程全數字化,設備可以通過DC/AC變換技術輸出滿足國家標準要求的交流電能向電網供電,靈活性高,全程靜音,可靠性高。

 

  風能是世界各國發展迅速的技術之一。根據中國往年數據的研究,估計風能占總發電量的 35%。在過去的幾年里,通過使用不同的電機和在不同的風速特性下運行 WTE,已經對 WTE 進行了重要的研究。其中一些實現是使用純建模和仿真或使用 MATLAB/Simulink、PSCAD PSIM 等軟件工具的實時仿真來完成的。直流電機是常用的硬件;但是,也使用永磁同步電機 (PMSM) 和感應電機。直流電機驅動器廣泛采用的轉換技術是基于交流/直流晶閘管的控制和直流/直流斬波器。

 

  風力渦輪機模擬器 (WTE) 通常是在實驗室中設計和開發的。它是模擬真實 WECS 行為的人工、可控且靈活的測試臺。WECS的主要元素如圖1所示。這是研究人員、設計師和工程師開展研究、觀察和分析 WECS 工作的平臺。仿真包括系統操作和控制的復制。這使得可以在類似于真實世界設置的受控環境中分析系統,而無需依賴物理設備和實際的可再生能源。渦輪機特性被復制,以便設置可以在不同的風速和槳距角下運行。

  1:風能轉換系統的主要元素

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  風力模擬器的設計和工作示例

 

  可以使用速度或功率控制概念來控制風力渦輪機。由于功率限制的考慮,通常采用具有快速變槳機構的變速控制。然而,使用定速功率控制技術的缺點是將風波動轉換為機械波動,進而導致電氣波動。

 

  WTE 可以構建成包括一個直流電機和一個 PMSM 發電機。使用 PSIM 軟件的傳統 PI 控制器可以實現控制。用于電機和發電機的預構建塊可用于此目的。粒子群優化 (PSO) 技術可用于計算輸出功率的特性。需要注意的是,需要多次迭代才能達到優化值,這導致了更大的穩定時間。此外,當每個 PSO 代碼運行時,會生成多個解決方案,然后在 Simulink 模型中對其進行評估以找到估計值。這是一個可靠的設計,但對于大型風力渦輪機來說可能不是一個可行的選擇,因為它是計算密集型的。

 

  另一個設置選項是使用他勵直流電機模型來模擬風力渦輪機的特性。由于旋轉盤的慣性和 PI 控制器的使用,可以通過振蕩觀察到轉速隨風速的變化。這種設置適用于小型風力渦輪機,但不推薦用于大型風力渦輪機,因為 WTE 中不需要振蕩。

 

  風能通常是間歇性的,因為它具有隨機變化且不可控。當風能被用作 WECS 的輸入時,它會產生由風力渦輪機提供的機械功率。這使耦合發電機能夠提供可變功率。在現場安裝WECS 之前,需要對其性能進行詳細分析。因此,風力渦輪機模擬器 (WTE) 的設計和實施是安裝風能系統的關鍵步驟。




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