风力发电系统主要有风源模型、风机模型和风机控制器模型,如图4-56所示。
1.风源
图4-56 风力发电系统模型
风源组件模型用来给风力发电机提供风速。输入ES代表风速的外部信号,单位为[m/s],用以模拟任何类型的风速变化,用户可以选择“启用”或“禁用”该输入。风场测试所得的风变化记录可以导入本组件,生成风机所用的风速输入。输出Vw代表风机的可用风速,单位为[m/s]。风源模型及参数设置如图4-57所示。
图4-57 风源的模型与参数设置
风源可以设置的参数有:
(1)External wind Speed Input:外部风速输入。
(2)Mean Wind Speed at Reference Height:参考高度的平均风速。
(3)Gust Wind Component:加入高斯变动。
(4)Ramp Wind Component:加入渐变。
(5)Noise Wind Component:加入噪声。
(6)Damp Wind Fluctuations:阻尼风速波动。
(7)Damp Time Constant:阻尼时间常数。这个输入只有当阻尼风速波动选择[S]时,才能输入。
2.风机模型
风机模型的输入量有三个:Vw、W和Beta。其中Vw是外部输入的风速数值,W是与涡轮机相连的风力发电机的机械转速。Beta是涡轮桨页的节面角,单位为度。输出量是Tm和P,Tm是基于机组额定功率的输出标幺转矩,P是功率,模型和参数设置如图4-58所示。
图4-58 风机的模型与参数设置(www.xing528.com)
风机模型可以设置的参数有:
(1)Generator Rated MVA:风机的额定容量[MVA]。
(2)Machine Rated Angular Mechanical Speed:额定机械角速度。
(3)Rotor Radius:风机叶片半径。
(4)Rotor Area:转子叶片面积。
(5)Air Density:空气密度。
(6)Gear Box Efficiency:变速器效率。
(7)Gear Ratio-Machine/Turbine:电机与风机的变速比。
(8)Equation for Power Coefficient:功率系数。“MOD2”适用于水平轴有三个叶片的风机,“MOD5”适用于水平轴有两个叶片的风机。
3.风机调速器
本组件模拟了风机的节面角调节器。模型的输入有两个:Wm和Pg。Wm是机组的机械转速,单位是rad/s;Pg是风机的输出功率单位是p.u.。输出是风机的浆距角,单位是度。风机调速器模型及参数设置如图4-59所示。
风机调速器模型可以设置的参数有:
(1)Variable Pitch Control:风机的变桨距控制。对变桨距的控制可以通过选择“Enabled(启用)”和“Disable(不启用)”来实现,如果选择“Disable不启用”,那么叶片制动器参数的初始输入值将作为输出。
(2)Type of Generator:风机类型选择。风机的类型有两种选择:感应电机和同步电机,如果选择感应电机,则外部输入Wm将不可用。
(3)Rated electrical Frequency of the Machine:风机的额定角频率,单位是rad/s。
(4)Turbine Rated Power:风机的额定功率,单位是MW。
(5)Machine Rated Power:风机的额定功率,单位是MVA。
图4-59 风机调速器模型及参数
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