半实物风力发电实验装置传动系统仿真与分析

刘 鑫，赵其杰*，易劲刚

（1.上海大学机电工程与自动化学院，上海 200444；2.罗格斯-新泽西州立大学机械与航天工程系，新泽西 08854-8058）

风力发电清洁绿色可再生，具有良好的经济效益和社会效益。但是风能具有随机性和不连续性的特点，导致风力机载荷的多变性和运行工况的复杂性。根据风场运行数据显示，风力发电机故障率最高的部分是传动系统。作为风力发电机的核心部分，传动系统直接影响整台风力发电机的运行和效率［1-2］。然而现场式的风力发电实验很难进行［3］，由于仿真技术不受环境、天气条件等限制，在风力发电的研究和实验领域逐渐得到越来越广泛的应用［4］。所以，在实验室条件下开展风力发电传动系统仿真研究具有重要意义。

仿真技术是进行风力发电系统设计、运行及保护和控制等研究的替代基础和必要方法［5］。目前，一些实验室使用小型风力机进行风力发电系统研究，且使用一个较大的风扇来作为风力机输入风速，实验设备十分复杂，并且风速变动不易控制［6］。Hong Tian［7］研究了直驱式风电系统的仿真模型，反映了直驱风力发电系统的运行特性，控制策略表现成功，系统在正常运行和故障运行时的特点得到初步揭示。Ning Wang［8］建立了基于dSPACE 的双馈风力发电系统半物理实时仿真平台，实验结果证明了仿真控制系统的准确性和实时性。Roshen T. Ahmad［9］利用Matlab/Simulink 对风力发电机进行建模和仿真，实现了对不同风速范围下的风力发电机运行状态的研究。由此看出，传统的物理测试方法已经无法满足发展，仿真技术已广泛应用于风力发电设备的设计、测试、运行分析等方面。……