【正文】 s [V]T i m e [ s ]7 1 87 2 07 2 27 2 47 2 67 2 87 3 00 10 20 30 40 50 60f : \ b i s h e [ R u n 39。 p o w p r o d 39。 ]DC link voltage [V]T i m e [ s ]1 2 0 01 2 5 01 3 0 01 3 5 01 4 0 01 4 5 01 5 0 01 5 5 00 10 20 30 40 50 60f : \ b i s h e [ R u n 39。 p o w p r o d 39。 ]Active power from stator [W]T i m e [ s ]1 7 0 0 0 0 01 8 0 0 0 0 01 9 0 0 0 0 02 0 0 0 0 0 02 1 0 0 0 0 02 2 0 0 0 0 02 3 0 0 0 0 02 4 0 0 0 0 02 5 0 0 0 0 02 6 0 0 0 0 02 7 0 0 0 0 00 10 20 30 40 50 60f : \ b i s h e [ R u n 39。 p o w p r o d 39。 ]Active power to grid [W]T i m e [ s ]1 7 0 0 0 0 01 8 0 0 0 0 01 9 0 0 0 0 02 0 0 0 0 0 02 1 0 0 0 0 02 2 0 0 0 0 02 3 0 0 0 0 02 4 0 0 0 0 02 5 0 0 0 0 02 6 0 0 0 0 00 10 20 30 40 50 60f : \ b i s h e [ R u n 39。 e l e s t d 39。 ]Reactive power from stator [kVAr]S p e e d [ r p m ] 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0010 11 12 13 14 15 16 17 18 19f : \ b i s h e [ R u n 39。 p o w p r o d 39。 ]Reactive power to grid [kVAr]T i m e [ s ]8 . 6 e 1 38 . 8 e 1 39 . 0 e 1 39 . 2 e 1 39 . 4 e 1 39 . 6 e 1 39 . 8 e 1 31 . 0 e 1 21 . 0 e 1 21 . 0 e 1 21 . 0 e 1 21 . 0 e 1 20 10 20 30 40 50 60的波動(dòng)范圍，在 1750kW 到 2500kW之間波動(dòng)，一直處于向電網(wǎng)輸出有功 功率 的狀態(tài)，而且對風(fēng)速的變化也比較敏感，功率大部分的時(shí)間都維持在風(fēng)機(jī)的額定功率附近。 但是該功率曲線與定子側(cè)變流器有功功率曲線大致保持一致，由此可知該仿真模型符合功率守恒定律。 從定子的無功功率曲線可以看出，風(fēng)電機(jī)組 永磁同步發(fā) 電機(jī)的定子側(cè)提供 的無功功率隨著轉(zhuǎn)速的增大逐漸增大。 機(jī)組對電網(wǎng)饋入的無功功率保持在一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值不變，不受湍流風(fēng)速的影響，穩(wěn)定的無功功率輸出有利于并網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性， 機(jī)組發(fā)出無功 功率 出力，為電網(wǎng)提供無功支撐，從而減弱風(fēng)電機(jī)組對電 網(wǎng)安全穩(wěn)定性的不利影響。 極端風(fēng)況下的出力特性分析 首先我們來設(shè)置陣風(fēng)的具體參數(shù)，設(shè)置界面如下圖 523 所示： 圖 523 極端風(fēng)況的參數(shù)定義與設(shè)置界面 Amplitude of change 的參數(shù)值用下面的公式來計(jì)算： 1 / 4( , ) ( ( ) ( 2. 5 0. 2 ( 1 c os( 2 / ) )) ()ahubhubzV z t t TDhubz DzVz ? ? ??? ? ? ?? 式中： ( 60 )42 ( 60 )z z mm z m? ? ?? ? ? ( 5 )re f hub bVI? ?? 根據(jù)公式，可以求出基本風(fēng)速在 8m/s 、 10m/s、 18m/s 時(shí)所對應(yīng)的 Amplitude of change的值分貝為 、 、 Time to start cycle的值為 15s, Time period of cycle 的值為 12。 8m/s 極端風(fēng)況下永磁直驅(qū)風(fēng)力機(jī)組的輸出特性分析 首先來研究基本風(fēng)速為 8m/s 時(shí)的風(fēng)電機(jī)組處理特性，風(fēng)況的參數(shù)設(shè)置如下圖 524 所示： 圖 524 基本風(fēng)速為 8m/s 的極端風(fēng)況設(shè)置界面 經(jīng)計(jì)算，可得 風(fēng)速 與電功率 隨時(shí)間的變化曲線如下圖 525所示 a) 8m/s 極端風(fēng)速曲線 b) 極端風(fēng)速下功率曲線 525 8m/s 極端風(fēng)的功率與風(fēng)速隨時(shí)間的變化曲線 經(jīng)計(jì)算后，可得風(fēng)電機(jī)變流器定子側(cè)電壓、電流、有功功率、無功功率隨時(shí)d : \ d e m o [ R u n 39。 p o w p r o d 39。 ]Hub longitudinal wind speed [m/s]T i m e [ s ]681012141618200 10 20 30 40 50 60d : \ d e m o [ R u n 39。 p o w p r o d 39。 ]Electrical power [W]T i m e [ s ]2 0 0 0 0 04 0 0 0 0 06 0 0 0 0 08 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 01 2 0 0 0 0 01 4 0 0 0 0 01 6 0 0 0 0 01 8 0 0 0 0 02 0 0 0 0 0 02 2 0 0 0 0 02 4 0 0 0 0 02 6 0 0 0 0 00 10 20 30 40 50 60間的變化曲線，變流器電網(wǎng)側(cè)電壓、 直流電容電壓、有功功率、無功功率隨時(shí)間的變化曲線，如圖 526 所示： a) b) c) d) e) f) d : \ d e m o [ R u n 39。 p o w p r o d 39。 ]Stator current, Lrms [A]T i m e [ s ]4 0 06 0 08 0 01 0 0 01 2 0 01 4 0 01 6 0 01 8 0 02 0 0 02 2 0 02 4 0 02 6 0 02 8 0 00 10 20 30 40 50 60d : \ d e m o [ R u n 39。 p o w p r o d 39。 ]Grid converter voltage, LLrms [V]T i m e [ s ]5 8 06 0 06 2 06 4 06 6 06 8 07 0 07 2 07 4 00 10 20 30 40 50 60d : \ d e m o [ R u n 39。 p o w p r o d 39。 ]Stator voltage, LLrms [V]T i m e [ s ]5 0 05 2 05 4 05 6 05 8 06 0 06 2 06 4 06 6 06 8 07 0 07 2 07 4 00 10 20 30 40 50 60d : \ d e m o [ R u n 39。 p o w p r o d 39。 ]DC link voltage [V]T i m e [ s ]1 0 0 02 0 0 03 0 0 04 0 0 05 0 0 06 0 0 07 0 0 08 0 0 00 10 20 30 40 50 60d : \ d e m o [ R u n 39。 p o w p r o d 39。 ]Active power from stator [W]T i m e [ s ]05 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 01 5 0 0 0 0 02 0 0 0 0 0 02 5 0 0 0 0 03 0 0 0 0 0 03 5 0 0 0 0 00 10 20 30 40 50 60d : \ d e m o [ R u n 39。 p o w p r o d 39。 ]Active power to grid [W]T i m e [ s ]2 0 0 0 0 04 0 0 0 0 06 0 0 0 0 08 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 01 2 0 0 0 0 01 4 0 0 0 0 01 6 0 0 0 0 01 8 0 0 0 0 02 0 0 0 0 0 02 2 0 0 0 0 02 4 0 0 0 0 02 6 0 0 0 0 00 10 20 30 40 50 60 g） 圖 526 8m/s 的極端風(fēng)速下風(fēng)電機(jī)組出力特性各參數(shù)的變化曲線 通過 圖和圖 可以看出當(dāng)風(fēng)速低于額定風(fēng)速，且穩(wěn)定時(shí)，電機(jī)對電網(wǎng)的功率也低于額定功率 ，且保持穩(wěn)定，當(dāng)風(fēng)速驟然升高時(shí)，電機(jī)對電網(wǎng)的功率也驟然升高，且呈現(xiàn) 波動(dòng)狀態(tài)升高。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到額定風(fēng)速的時(shí)候，電機(jī)的功率也達(dá)到了額定 功率。當(dāng)風(fēng)速下降時(shí)，電機(jī)對電網(wǎng)的功率也隨之下降，當(dāng)風(fēng)速趨于平穩(wěn)時(shí) ，電機(jī)對電網(wǎng)的功率也趨于平穩(wěn)，也可看出功率曲線、定子電壓、定子電流、定子有功功率、 網(wǎng)側(cè)變流器電壓 隨時(shí)間的變化曲線大致相同，但 網(wǎng)側(cè)變流器輸出 電壓與其他曲線的相似度跟湍流風(fēng)相比是降低的。 永磁同步發(fā) 電機(jī)的 網(wǎng)側(cè)變流器輸出 電壓基本上 穩(wěn)定 在 662V 左右 ，這也符合永磁同步發(fā) 電機(jī)的工作原理。定子的電流波動(dòng)范圍很大，波動(dòng)范圍在 580A 到 2800A 之間，而且對風(fēng)速的變化也比較敏感。 變流器直流電容電壓在風(fēng)速突然增大時(shí)有一個(gè)劇烈的波動(dòng)，最大能達(dá)到 5800V,但是能在風(fēng)速降低時(shí)迅速回歸正常電壓范圍，符合機(jī)組穩(wěn)定性運(yùn)行要求，但也提示我們變流器直流電壓穩(wěn)定性能的重要性，對機(jī)組實(shí)施高效率的控制策略。 定子側(cè)的有功功率也處在一個(gè)比較大的波動(dòng)范圍，在 500kW到 3500kW 之間波動(dòng)，一直處于向電網(wǎng)輸出有功的狀態(tài)，而且對風(fēng)速的變化也比較敏感。從定子 側(cè) 的無功功率曲線可以看出，風(fēng)電機(jī)組 永磁同步發(fā) 電機(jī)的定子側(cè)并不提供無功功率。 變流器電網(wǎng)側(cè) 大部分時(shí)間處在向電網(wǎng) 發(fā)出 有功功率的狀態(tài)，且對風(fēng)速的變化十分敏感。網(wǎng)側(cè)變流 器 的 向電網(wǎng)饋入的 無功 功率數(shù)值穩(wěn)定，大小趨近于 0，說明永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)不向電網(wǎng)饋入無功功率，對電網(wǎng)無功功率負(fù)荷很小，這也是永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的一大優(yōu)勢。 d : \ d e m o [ R u n 39。 p o w p r o d 39。 ]Reactive power to grid [kVAr]T i m e [ s ]8 . 0 e 1 38 . 2 e 1 38 . 4 e 1 38 . 6 e 1 38 . 8 e 1 39 . 0 e 1 39 . 2 e 1 39 . 4 e 1 39 . 6 e 1 39 . 8 e 1 31 . 0 e 1 20 10 20 30 40 50 60 10m/s 極端風(fēng)況下永磁直驅(qū)風(fēng)力機(jī)組的輸出特性分析 接著來研究起始風(fēng)速為 10m/s 時(shí)的風(fēng)電機(jī)組處理特性，風(fēng)況的參數(shù)設(shè)置如下圖 529 所示： 圖 529 基本風(fēng)速為 10m/s 的極端風(fēng)況設(shè)置界面 經(jīng)計(jì)算，可得 風(fēng)速 與電功率 隨時(shí)間的變化曲線如下圖 530所示 a) 10m/s 極端風(fēng)速曲線 b) 10m/s 極端風(fēng)速下功率曲線 圖 530 10m/s 極端風(fēng)的功率與風(fēng)速隨時(shí)間的變化曲線 經(jīng)計(jì)算后，可得風(fēng)電機(jī)變流器