近年來(lái)，風(fēng)力發(fā)電是最有前景的可再生能源發(fā)電技術(shù)之一。對(duì)并網(wǎng)風(fēng)力系統(tǒng)的研究非常必要，因?yàn)轱L(fēng)能有望在項(xiàng)目的整個(gè)生命周期及以后提供免費(fèi)燃料。為了在不依賴(lài)自然風(fēng)力資源和實(shí)際風(fēng)力渦輪機(jī)的情況下研究風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng) (WECS) 的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)行為，一個(gè)代表風(fēng)力和風(fēng)力渦輪機(jī)的系統(tǒng)是必須具備的,吉事勵(lì)DS2000F系列風(fēng)力機(jī)模擬器系統(tǒng)可以模擬不同風(fēng)速，可編程，采用全數(shù)字化的變流器設(shè)備來(lái)進(jìn)行模擬，整個(gè)過(guò)程全數(shù)字化，設(shè)備可以通過(guò)DC/AC變換技術(shù)輸出滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的交流電能向電網(wǎng)供電，靈活性高，全程靜音，可靠性高。

　　風(fēng)能是世界各國(guó)發(fā)展迅速的技術(shù)之一。根據(jù)中國(guó)往年數(shù)據(jù)的研究，估計(jì)風(fēng)能占總發(fā)電量的 35%。在過(guò)去的幾年里，通過(guò)使用不同的電機(jī)和在不同的風(fēng)速特性下運(yùn)行 WTE，已經(jīng)對(duì) WTE 進(jìn)行了重要的研究。其中一些實(shí)現(xiàn)是使用純建模和仿真或使用 MATLAB/Simulink、PSCAD 或 PSIM 等軟件工具的實(shí)時(shí)仿真來(lái)完成的。直流電機(jī)是常用的硬件;但是，也使用永磁同步電機(jī) (PMSM) 和感應(yīng)電機(jī)。直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器廣泛采用的轉(zhuǎn)換技術(shù)是基于交流/直流晶閘管的控制和直流/直流斬波器。

　　風(fēng)力渦輪機(jī)模擬器 (WTE) 通常是在實(shí)驗(yàn)室中設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的。它是模擬真實(shí) WECS 行為的人工、可控且靈活的測(cè)試臺(tái)。WECS的主要元素如圖1所示。這是研究人員、設(shè)計(jì)師和工程師開(kāi)展研究、觀察和分析 WECS 工作的平臺(tái)。仿真包括系統(tǒng)操作和控制的復(fù)制。這使得可以在類(lèi)似于真實(shí)世界設(shè)置的受控環(huán)境中分析系統(tǒng)，而無(wú)需依賴(lài)物理設(shè)備和實(shí)際的可再生能源。渦輪機(jī)特性被復(fù)制，以便設(shè)置可以在不同的風(fēng)速和槳距角下運(yùn)行。

 圖 1：風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的主要元素

　　風(fēng)力模擬器的設(shè)計(jì)和工作示例

　　可以使用速度或功率控制概念來(lái)控制風(fēng)力渦輪機(jī)。由于功率限制的考慮，通常采用具有快速變槳機(jī)構(gòu)的變速控制。然而，使用定速功率控制技術(shù)的缺點(diǎn)是將風(fēng)波動(dòng)轉(zhuǎn)換為機(jī)械波動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致電氣波動(dòng)。

　　WTE 可以構(gòu)建成包括一個(gè)直流電機(jī)和一個(gè) PMSM 發(fā)電機(jī)。使用 PSIM 軟件的傳統(tǒng) PI 控制器可以實(shí)現(xiàn)控制。用于電機(jī)和發(fā)電機(jī)的預(yù)構(gòu)建塊可用于此目的。粒子群優(yōu)化 (PSO) 技術(shù)可用于計(jì)算輸出功率的特性。需要注意的是，需要多次迭代才能達(dá)到優(yōu)化值，這導(dǎo)致了更大的穩(wěn)定時(shí)間。此外，當(dāng)每個(gè) PSO 代碼運(yùn)行時(shí)，會(huì)生成多個(gè)解決方案，然后在 Simulink 模型中對(duì)其進(jìn)行評(píng)估以找到估計(jì)值。這是一個(gè)可靠的設(shè)計(jì)，但對(duì)于大型風(fēng)力渦輪機(jī)來(lái)說(shuō)可能不是一個(gè)可行的選擇，因?yàn)樗怯?jì)算密集型的。

　　另一個(gè)設(shè)置選項(xiàng)是使用他勵(lì)直流電機(jī)模型來(lái)模擬風(fēng)力渦輪機(jī)的特性。由于旋轉(zhuǎn)盤(pán)的慣性和 PI 控制器的使用，可以通過(guò)振蕩觀察到轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速的變化。這種設(shè)置適用于小型風(fēng)力渦輪機(jī)，但不推薦用于大型風(fēng)力渦輪機(jī)，因?yàn)?/span> WTE 中不需要振蕩。

　　風(fēng)能通常是間歇性的，因?yàn)樗哂须S機(jī)變化且不可控。當(dāng)風(fēng)能被用作 WECS 的輸入時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生由風(fēng)力渦輪機(jī)提供的機(jī)械功率。這使耦合發(fā)電機(jī)能夠提供可變功率。在現(xiàn)場(chǎng)安裝WECS 之前，需要對(duì)其性能進(jìn)行詳細(xì)分析。因此，風(fēng)力渦輪機(jī)模擬器 (WTE) 的設(shè)計(jì)和實(shí)施是安裝風(fēng)能系統(tǒng)的關(guān)鍵步驟。