风力发电系统的建模和仿真

谭 昕，田继明

（江汉大学 机电与建筑工程学院，湖北 武汉 430056）

风力发电系统的建模和仿真

谭 昕，田继明

（江汉大学 机电与建筑工程学院，湖北 武汉 430056）

概述了风力发电系统的建模和仿真方法，分析比较了它们的优缺点；介绍了多领域统一建模新方法，此方法为风电系统的性能仿真提供了有效工具，基于Modelica的工具软件，可以为风电系统的性能仿真提供统一的工具，让不同领域的仿真分析基于统一的模型，实现不同领域模型的无缝集成。

风力发电系统：仿真；多领域；Modelica软件

0 引言

风力发电能缓解日益严峻的能源问题和污染问题，成为很多国家的能源发展方向。但风力发电系统故障率一直居高不下［1］，究其原因是风力发电技术是涉及机械传动、空气动力学、自动控制、力学等多学科的系统工程，有较强的综合性，这给风电系统的性能仿真分析带来了很大困难。如风能的特性分析，通过各种风况计算平均风速，然后进行模拟、分析，虽然这些模拟能较好了解风载，但其中涉及到气流与桨叶之间的流固耦合，其仿真分析相当复杂。又如风力发电齿轮箱的动力特性分析，分析的方法是计算扭转振动的动力学微分方程，但在实际工况中有横向振动、纵向振动及它们的耦合振动，还有时变啮合刚度、齿面间隙、齿面摩擦等因素的影响，其仿真分析计算也非常复杂，风电系统仿真分析的复杂性和不准确性，导致风电系统达不到正常寿命，故障率很高。……