风力机模拟器的阻尼补偿策略与实验验证

风力机模拟器作为模拟实际风力机的重要工具,可以简化风电研究的实验过程、缩短研发周期。由于模拟器的转动惯量远小于实际风力机,现有研究主要关注于应用转动惯量补偿算法的模拟器的稳定性问题。文中发现忽略阻尼或阻尼补偿不准确会严重影响模拟的准确性,导致转速偏低以至无法准确模拟实际风力机的机械动态过程,并完善了风力机模拟器的传动链模型,分析了风力机模拟器与实际风机传动链的阻尼差异对动态模拟准确性的影响机理,并设计了风力机模拟器的阻尼补偿策略。基于最大功率点跟踪控制实验验证了阻尼补偿策略,结果表明改进后的风力机模拟器能够更加准确地复现风力机的机械动态过程。

基于牛顿-拉夫逊法的风速观测器设计

风速是风力发电机的一个重要参量,准确获取风机运行过程中实时的风速信息对风机的控制十分重要。文中基于牛顿-拉夫逊方法,设计并实现了一种风速观测器。该观测器根据风轮机运行中实时的运行状态数据,迭代估计出叶尖速比的近似值,再由它与风速的对应关系计算出实时的估计风速,达到风速观测的目的。最后,将该风速观测器分别在Matlab和风力机模拟器中进行仿真和实验验证,结果表明,所设计的风速观测器具有良好的风速估计性能,符合预期目标。

考虑噪声抑制的风力机模拟器的设计与实现

风力发电机系统是由多个动态过程相互耦合的复杂机电能量转换系统, WTS(风力机模拟器)作为实际风力机的实验替代设备,在实验室环境下其转动惯量较小,因此需要通过补偿转动惯量才可以模拟实际风机具有大转动惯量的机械动态。研究发现WTS在进行惯量补偿时传动链的转速信号存在噪声,严重影响其准确模拟实际风力机的机械动态。在分析传动链转速噪声对风力机模拟器机械动态模拟影响机理的基础上,设计了噪声抑制策略,并通过实验验证了考虑噪声抑制的风力机模拟器能够降低噪声对风机机械动态模拟的影响。