【正文】 p o w p r o d 39。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)電機在正常運行時不向電網(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)電機的一大優(yōu)勢。從定子 側(cè) 的無功功率曲線可以看出，風(fēng)電機組 永磁同步發(fā) 電機的定子側(cè)并不提供無功功率。 變流器直流電容電壓在風(fēng)速突然增大時有一個劇烈的波動，最大能達(dá)到 5800V,但是能在風(fēng)速降低時迅速回歸正常電壓范圍，符合機組穩(wěn)定性運行要求，但也提示我們變流器直流電壓穩(wěn)定性能的重要性，對機組實施高效率的控制策略。 永磁同步發(fā) 電機的 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) 電機的工作原理。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到額定風(fēng)速的時候，電機的功率也達(dá)到了額定 功率。 p o w p r o d 39。 p o w p r o d 39。 p o w p r o d 39。 p o w p r o d 39。 p o w p r o d 39。 p o w p r o d 39。 p o w p r o d 39。 p o w p r o d 39。 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。 從定子的無功功率曲線可以看出，風(fēng)電機組 永磁同步發(fā) 電機的定子側(cè)提供 的無功功率隨著轉(zhuǎn)速的增大逐漸增大。 ]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的波動范圍，在 1750kW 到 2500kW之間波動，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，功率大部分的時間都維持在風(fēng)機的額定功率附近。 ]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。 ]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。 ]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。 ]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。 ]Stator voltage, LLrms [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。 電網(wǎng) 側(cè) 變流器饋入電網(wǎng) 的有功功率也處在一個比較大f : \ b i s h e [ R u n 39。 電網(wǎng)側(cè)變流器輸出電壓穩(wěn)定在 662V左右 ， 符合風(fēng)力發(fā)電機組 電壓輸出設(shè)計要求。 永磁同步發(fā) 電機的定子的電壓雖然發(fā)生波動，但波動時發(fā)生在一個很小的范圍內(nèi)，基本上在 720V 左右小范圍波動，這也符合永磁同步發(fā) 電機的工作原理。 ]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 60 c) d) e) f) g) h)圖 522 湍流風(fēng)速下的風(fēng)電機組出力特性各參數(shù)的變化曲線 風(fēng)機在湍流風(fēng)況下的輸出功率是十分不穩(wěn)定的，而且在風(fēng)速急速降低的時候，會出現(xiàn)功率急劇下降的狀況。 ]Stator current, Lrms [A]T i m e [ s ]1 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7 0 01 8 0 01 9 0 02 0 0 02 1 0 02 2 0 00 10 20 30 40 50 60f : \ b i s h e [ R u n 39。 ]Electrical power [W]T i m e [ s ]1 6 0 0 0 0 01 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 00 10 20 30 40 50 60f : \ b i s h e [ R u n 39。 ]Hub longitudinal wind speed [m/s]T i m e [ s ]91011121314151617180 10 20 30 40 50 60f : \ b i s h e [ R u n 39。 ]Electrical power [W]T i m e [ s ]1 9 5 4 0 0 01 9 5 6 0 0 01 9 5 8 0 0 01 9 6 0 0 0 01 9 6 2 0 0 01 9 6 4 0 0 01 9 6 6 0 0 01 9 6 8 0 0 01 9 7 0 0 0 01 9 7 2 0 0 01 9 7 4 0 0 00 10 20 30 40 50 60湍流風(fēng)的風(fēng)速 2D視圖如下圖 520所示： 圖 520 湍流風(fēng)的風(fēng)速隨時間的 2D 變化曲線 經(jīng)計算，可得風(fēng)速與電功率隨時間的變化曲線如下圖 521所示 ： a) 湍流風(fēng)速曲線 b) 湍流功率曲線圖 521 湍流風(fēng)風(fēng)速和功率隨時間的變化曲線 經(jīng)計算后，可得風(fēng)電機變流器 定子 側(cè)側(cè)電壓、電流、有功功率、無功功率隨時間的變化曲線，變流器 電網(wǎng) 側(cè)電壓、 直流電容電壓 、有功功率、無功功率隨時間的變化曲線，如圖 522所示： a) b) f : \ b i s h e [ R u n 39。 ]Electrical power [W]T i m e [ s ]1 9 8 5 0 0 01 9 9 0 0 0 01 9 9 5 0 0 02 0 0 0 0 0 02 0 0 5 0 0 02 0 1 0 0 0 02 0 1 5 0 0 02 0 2 0 0 0 02 0 2 5 0 0 00 10 20 30 40 50 60f : \ b i s h e [ R u n 39。 ]D i s t a n c e a l o n g b l a d e = 0 mBlade 1 Mxy (Principal axes) [Nm]T i m e [ s ]1 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 02 8 0 0 0 0 03 0 0 0 0 0 03 2 0 0 0 0 00 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20f : \ b i s h e [ R u n 39。 ]D i s t a n c e a l o n g b l a d e = 0 mBlade 1 Mx (Principal axes) [Nm]T i m e [ s ] 2 0 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 8 0 0 0 0 002 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 00 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 [ R u n 39。 a) 葉片揮舞載荷 b) 葉片擺振載荷 圖 517 葉片揮舞載荷 與擺振載荷 對比圖 a) 定速風(fēng)下的發(fā)電機輸出功率 b) 風(fēng)切變 塔影效應(yīng)下發(fā)電機輸出功率 圖 518 不同工況下風(fēng)電機組的功率輸出特性 湍流 風(fēng)況 下的出力特性分析 首先要進(jìn)行湍流風(fēng)參數(shù)的設(shè)置，參數(shù)的設(shè)置及操作如下圖所示： 圖 519 湍流風(fēng)參數(shù)的定義與設(shè)置界面 [ R u n 39。由于風(fēng) 剪切和塔影效應(yīng)的存在，風(fēng)速在整個風(fēng)輪掃掠面上不是固定不變的。 由此可見，風(fēng)切變和塔影效應(yīng)對風(fēng)電機組影響巨大。 定速風(fēng) 12m/s 下的發(fā)電機輸出功率（如圖 518 a） 所示）在 2MW 數(shù)值處趨于平穩(wěn)，曲線光滑，說明機組輸出功率穩(wěn)定不受影響。 a) 定速風(fēng)模型 b) 風(fēng)切變模型 c) 塔影效應(yīng)模型圖 516 風(fēng)切變與塔影效應(yīng)建模實際操作界面 計算結(jié)果及結(jié)論 方向的擺振載荷隨時間呈現(xiàn)一種周期性變化（如圖 517 黑線所示），而且曲線光滑，說明葉片所受載荷均勻變化。在 GHBladed 軟件的主界面下，打開 Wind 模塊，選擇 Tower shadow 標(biāo)簽，為了效果明顯，取修正因子取 2，如圖 516 所示。為了排除其他條件對葉片的影響，選用不隨時間變化的定速風(fēng)模型，風(fēng)速設(shè)定為 12m/s，如圖所示。對所有其它方位，把因子 A 修正成 ? ? ? ??? ???A 。 60176。 圖 515 影效應(yīng)對于氣流的影響 潛流模型中，假設(shè)圓柱狀