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雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的輸出特性曲線?？梢钥闯觯?dāng)風(fēng)速突變時(shí)，在O．03 S內(nèi)風(fēng)機(jī)模擬器輸出轉(zhuǎn)矩由基值19 N·m上升為29．5 N·m。由于雙饋石家莊風(fēng)機(jī)廠在完全轉(zhuǎn)速控制策略下運(yùn)行，所以雙饋電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩有一個(gè)調(diào)節(jié)的過程，其在發(fā)生風(fēng)速突變時(shí)作短暫的電動(dòng)運(yùn)行，使系統(tǒng)盡快達(dá)到最大輸出功率，調(diào)節(jié)時(shí)間約為0．1 S。系統(tǒng)轉(zhuǎn)速在最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略作用下得咀調(diào)節(jié)?？梢钥闯?，受風(fēng)剪、塔影效應(yīng)引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)量的影響，風(fēng)機(jī)模擬器輸出轉(zhuǎn)矩有明顯的周期性波動(dòng)，其波動(dòng)頻率與系統(tǒng)轉(zhuǎn)速正相關(guān)。
風(fēng)速突變時(shí)，風(fēng)機(jī)模擬器輸出功率變化及其雙饋石家莊風(fēng)機(jī)廠輸出功率的調(diào)節(jié)過程。風(fēng)速突增后，風(fēng)機(jī)模擬器輸出功率由基值2 35Kw上升至4 6Kw。雙饋石家莊風(fēng)機(jī)廠總的輸出功率由基值21 5Kw上升至4 3Kw，定子輸出功率由基值2 8Kw上升至4 45Kw．而轉(zhuǎn)于輸入功率由0 65Kw下降至015Kw?？鄢β蕮p耗，雙饋電機(jī)的輸出功率近似與風(fēng)機(jī)模擬器輸出功率相等。當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，風(fēng)剪、塔影效應(yīng)避成了風(fēng)機(jī)及其雙饋石家莊風(fēng)機(jī)廠輸出功率的周期性波動(dòng)，且波動(dòng)頻率與系統(tǒng)轉(zhuǎn)速正相關(guān)。風(fēng)剪、塔影效應(yīng)引起的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)輸出脈動(dòng)特性。
可以看出，風(fēng)機(jī)模擬器輸出轉(zhuǎn)矩及其功率、雙饋石家莊風(fēng)機(jī)廠總的輸出功率、定轉(zhuǎn)子輸出、輸入功率均存在波動(dòng)，波動(dòng)范圍在基值的±4％以內(nèi)，且其波動(dòng)頻率均相等。由圖還可以看出，雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率波動(dòng)頻率周期瓦≈O．33 s，其對(duì)應(yīng)頻率．凡≈3．03 Hz，此時(shí)的系統(tǒng)轉(zhuǎn)速甩≈11 97．52 rad／min，計(jì)算得出的風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率．無≈1．0 Hz(齒輪箱變比為20)，即fp=afw，與風(fēng)剪塔影效應(yīng)引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)頻率為風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率三倍的理論分析完全一致，雙饋電機(jī)輸出脈動(dòng)特性的頻譜分析進(jìn)一步確認(rèn)了上面分析的正確性。
值得一提的是，機(jī)組轉(zhuǎn)速不存在明顯波動(dòng)，這是因?yàn)橥ㄟ^對(duì)雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)速外環(huán)進(jìn)行控制，可以使風(fēng)機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行，而不產(chǎn)生機(jī)械震動(dòng)，從而有利于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)的維護(hù)，延長了機(jī)械系統(tǒng)的使用壽命。然而，雙饋電機(jī)有功電流則存在相同的周期性脈動(dòng)量，且幅值達(dá)到基值的±4％左右，這必將引起并網(wǎng)功率的波動(dòng)及諧波污染，因此需要在雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變流器的控制方面加以改善。風(fēng)速突增，雙饋電機(jī)由次同步發(fā)電狀態(tài)過渡到超同步發(fā)電狀態(tài)過程。
通過本節(jié)內(nèi)容的研究，我們可以得出以下結(jié)論；
1)本節(jié)從系統(tǒng)層面研究了由于風(fēng)剪、塔影效應(yīng)引起的三次轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)量對(duì)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的影響，驗(yàn)證了風(fēng)剪、塔影效應(yīng)引起的功率脈動(dòng)頻率為風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率三倍的結(jié)論。
2)雙饋風(fēng)力石家莊風(fēng)機(jī)廠組轉(zhuǎn)速外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)轉(zhuǎn)速對(duì)風(fēng)剪塔影效應(yīng)引起的功率波動(dòng)不靈敏，轉(zhuǎn)速基本恒定．系統(tǒng)基本不存在由于風(fēng)剪、塔影效引起的機(jī)械震蕩；而雙饋電機(jī)有功輸出則存在由于風(fēng)剪塔影效應(yīng)引起的功率波動(dòng)，其會(huì)引起并網(wǎng)功率波動(dòng)及其諧波污染，這對(duì)風(fēng)力發(fā)電變流器控制提出了更高的要求。
3)3)由于風(fēng)剪、塔影效應(yīng)引起的三次功率脈動(dòng)是水平軸三槳葉風(fēng)機(jī)的固有特性，所以永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)同樣存在三次功率脈動(dòng)的情況。這些結(jié)論一方面對(duì)職饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的周期性功率脈動(dòng)情況作了有益的探討，為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)存在的周期性功率脈動(dòng)提供了合理的理論解釋；另一方面通過風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)周期性功率脈動(dòng)的研究，對(duì)風(fēng)力發(fā)電變流器的控制方面提出額更高的要求，為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率、轉(zhuǎn)速脈動(dòng)的抑制提供了有益的參考。