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下面利用前述風(fēng)剪效應(yīng)對(duì)等效風(fēng)速的影響影響模型與塔影效應(yīng)對(duì)等效風(fēng)速的影響模型進(jìn)行對(duì)比研究，風(fēng)剪效應(yīng)對(duì)等效風(fēng)速的影響的仿真結(jié)果如圖3．1 7ab所示，圖a為單個(gè)槳葉引起的風(fēng)剪等效風(fēng)速，圖b為三槳葉引起的風(fēng)剪等效風(fēng)速。(圖中等效風(fēng)速用標(biāo)幺值％／％表示)可以看出三槳葉引起的風(fēng)剪等效風(fēng)速遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于單個(gè)槳葉的，與上面理論分析完全吻合。塔影效應(yīng)對(duì)等效風(fēng)速的影響的仿真結(jié)果如圖3．17cd所示，圖c為單個(gè)槳葉引起的塔影等效風(fēng)速，圖d為三槳葉引起的塔影等效風(fēng)速，仿真結(jié)果可以看出塔影效應(yīng)引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于風(fēng)39剪效應(yīng)，風(fēng)剪塔影效應(yīng)引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)頻率為石家莊風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率的3倍，與已有結(jié)論一致。由于風(fēng)剪塔影效應(yīng)引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)頻率為石家莊風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率的3倍，故我們稱風(fēng)剪、塔影引起的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功率脈動(dòng)為三次諧波脈動(dòng)，有關(guān)由于風(fēng)剪、塔影效應(yīng)引起的石家莊風(fēng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、功率脈動(dòng)對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)電能質(zhì)量的影響將在第6．4節(jié)作以詳細(xì)探討。3．6動(dòng)態(tài)石家莊風(fēng)機(jī)模擬器綜合仿真分析
3．6．1石家莊風(fēng)機(jī)模擬器功率特性驗(yàn)證如圖3．1 8所示，石家莊風(fēng)機(jī)輸出功率特性曲線為單峰拋物曲線，為了驗(yàn)證動(dòng)態(tài)石家莊風(fēng)機(jī)模擬器的確輸出的是實(shí)際石家莊風(fēng)機(jī)特性，現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電模擬系統(tǒng)進(jìn)行加載實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。我們知道，石家莊風(fēng)機(jī)功率曲線的上坡段是石家莊風(fēng)機(jī)運(yùn)行的不穩(wěn)定區(qū)域，而下坡段則是其運(yùn)行的穩(wěn)定區(qū)域?，F(xiàn)假定石家莊風(fēng)機(jī)運(yùn)行在V1風(fēng)速所對(duì)功率曲線的上坡段的B點(diǎn)，此時(shí)給發(fā)電機(jī)緩慢加載，則石家莊風(fēng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加，從而導(dǎo)致石家莊風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，假設(shè)此時(shí)工作于A點(diǎn)，而石家莊風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降低又造成了石家莊風(fēng)機(jī)發(fā)出轉(zhuǎn)矩的進(jìn)一步降低，由于此時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩仍將大于石家莊風(fēng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，石家莊風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速將進(jìn)一步降低，這樣就形成了一個(gè)正反饋系統(tǒng)，直到石家莊風(fēng)機(jī)停機(jī)。而假若石家莊風(fēng)機(jī)運(yùn)行在Vl風(fēng)速所對(duì)功率曲線上坡段的E點(diǎn)，此時(shí)給石家莊風(fēng)機(jī)緩慢加載，則石家莊風(fēng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩緩慢增加，從而導(dǎo)致石家莊風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，而此時(shí)石家莊風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降低使得石家莊風(fēng)機(jī)發(fā)出轉(zhuǎn)矩的提高。
由于此時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩仍然未變，石家莊風(fēng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的緩慢上升必然使得石家莊風(fēng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩達(dá)到新的平衡，假設(shè)此時(shí)的平衡點(diǎn)位D點(diǎn)，顯然石家莊風(fēng)機(jī)功率曲線的下坡段是一個(gè)穩(wěn)定的負(fù)反饋系統(tǒng)。當(dāng)加載實(shí)驗(yàn)使得石家莊風(fēng)機(jī)穩(wěn)定工作在臨界穩(wěn)定點(diǎn)C時(shí)，此時(shí)石家莊風(fēng)機(jī)進(jìn)入了最大功率點(diǎn)輸出狀態(tài)。而如果加載過大，使得石家莊風(fēng)機(jī)運(yùn)行越過臨界穩(wěn)定點(diǎn)C，進(jìn)入石家莊風(fēng)機(jī)功率曲線的上坡段，如前所述，將復(fù)現(xiàn)不穩(wěn)定區(qū)域的石家莊風(fēng)機(jī)特性，直至系統(tǒng)停為本文所建動(dòng)態(tài)石家莊風(fēng)機(jī)模擬器運(yùn)行特性圄，圖3—20a為帶慣性補(bǔ)償與不帶慣量補(bǔ)償?shù)氖仪f風(fēng)機(jī)模擬系統(tǒng)空載起動(dòng)階段仿真圖，圖中虛線為不帶慣量補(bǔ)償?shù)氖仪f風(fēng)機(jī)模擬系統(tǒng)空載起動(dòng)特性曲線，實(shí)線為慣量補(bǔ)償?shù)氖仪f風(fēng)機(jī)模擬系統(tǒng)空載起動(dòng)特性曲線，上圈為石家莊風(fēng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，中圖為對(duì)應(yīng)模擬用電機(jī)轉(zhuǎn)速，下圖為慣量補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩，其中的慣量補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩僅僅針對(duì)帶慣性補(bǔ)償?shù)氖仪f風(fēng)機(jī)模擬器而言。由圖可知：空載起動(dòng)時(shí)，不帶慣量補(bǔ)償?shù)氖仪f風(fēng)機(jī)模擬器轉(zhuǎn)速迅速上升，并于1 5s時(shí)轉(zhuǎn)速達(dá)到穩(wěn)態(tài)值；而帶慣性補(bǔ)償?shù)氖仪f風(fēng)機(jī)模擬器轉(zhuǎn)速緩慢上升，4 5s時(shí)轉(zhuǎn)速才達(dá)到穩(wěn)態(tài)值。分析兩者起動(dòng)特性差異的原因，主要是帶慣性補(bǔ)償?shù)氖仪f風(fēng)機(jī)模擬器的慣性補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩減緩了轉(zhuǎn)速的上升速度，慣性補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩在起動(dòng)階段總體表現(xiàn)為正，減小了施加在電動(dòng)機(jī)上的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩信號(hào)。其中石家莊風(fēng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩上的波動(dòng)時(shí)因?yàn)轱L(fēng)剪、塔影效應(yīng)的影響。