機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組研究的重點(diǎn)，機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)動態(tài)模型的構(gòu)建是對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行分析的重要前提，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)有效控制的重要手段。隨著我國風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的不斷成熟進(jìn)步，加強(qiáng)對機(jī)械傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)動態(tài)模型的研究也變得越來越重要。本文將結(jié)合當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)自身特點(diǎn)來重點(diǎn)分析動態(tài)模型的構(gòu)建以及仿真分析。
    隨著我國能源形勢的日益緊張，風(fēng)能被人們充分利用。近些年來我國的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，尤其是變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)取得了明顯進(jìn)步。隨著這一技術(shù)的不斷擴(kuò)展和應(yīng)用，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的機(jī)械傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)的動態(tài)模型構(gòu)建變得越來越重要。
    在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)動態(tài)模型的構(gòu)建歷來是一個重點(diǎn)，同時(shí)也是一個難點(diǎn)。當(dāng)前國內(nèi)對于動態(tài)模型的研究還很少，人們還沒有意識到這個問題的重要性。本文將結(jié)合多年的的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來對此進(jìn)行專業(yè)性的探討。
    建模
    風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)本身是一個復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)，對于雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)而言尤其是如此。雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的機(jī)械傳動部分是由發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)、高速軸、齒輪箱、低速軸等設(shè)備構(gòu)成。
    針對該風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)動態(tài)模型的構(gòu)建，首先是要分析其中各個設(shè)備之間的相關(guān)轉(zhuǎn)動慣量。針對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)本身的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)各個設(shè)備之間的慣量，可以按照以下方法來做：針對高速軸的轉(zhuǎn)動慣量可以折算到發(fā)電機(jī)側(cè)，等效轉(zhuǎn)到慣量我們可以設(shè)為JG、而低速軸的轉(zhuǎn)動慣量可以等效為JWT。 
    通過觀察以上模型，我們就可以發(fā)現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中自然振蕩頻率和剛度系數(shù)是成正相關(guān)的，而自然振蕩頻率與發(fā)電機(jī)慣量是呈負(fù)相關(guān)的。各種設(shè)備之間的阻尼系數(shù)也呈現(xiàn)出不同的關(guān)系，風(fēng)機(jī)軸本身的阻尼系數(shù)與高低速軸的阻尼系數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系。風(fēng)機(jī)軸阻尼系數(shù)越高，高低速軸的阻尼系數(shù)也將隨之上升。構(gòu)建動態(tài)模型的一個重要目的就是要分析各種設(shè)備之間的關(guān)系，從而提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及各項(xiàng)性能。構(gòu)建風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)動態(tài)模型是加強(qiáng)對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行研究的重要手段。構(gòu)建動態(tài)模型的關(guān)鍵是要能夠把握住系統(tǒng)的輸入輸出量之間的關(guān)系，把握住系統(tǒng)中的關(guān)鍵指標(biāo)。只有深刻意識到這一點(diǎn)，才能真正構(gòu)建起有效的動態(tài)模型。在構(gòu)建模型過程中針對不同的系統(tǒng)，要采取不同的模型，也就是必須要結(jié)合自身實(shí)際情況來進(jìn)行有效分析。這是加強(qiáng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的必然要求。
    仿真
    為了有效驗(yàn)證動態(tài)模型的分析效果，工作人員還需要進(jìn)行專業(yè)地嚴(yán)格地仿真分析。對于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)而言，主要是采用異步電動機(jī)作為原動機(jī)來模擬風(fēng)機(jī)特性。針對原動機(jī)，事先要對規(guī)格有嚴(yán)格規(guī)定。原動機(jī)的規(guī)格如果不符合要求就很難進(jìn)行驗(yàn)證。因而要高度重視原動機(jī)的各項(xiàng)指標(biāo)。
    根據(jù)實(shí)際要求，工作人員采用額定轉(zhuǎn)速為1500rad/min、額定功率為3.5kw、額定電壓是380v的異步電動機(jī)。所采用的發(fā)電機(jī)則是雙饋發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)的額定功率是3kw、額定轉(zhuǎn)速是1500rad/min，額定電壓是380v、穩(wěn)速的平衡主要是通過風(fēng)機(jī)負(fù)載來實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際仿真分析過程中為了有效準(zhǔn)確的觀察仿真結(jié)果，工作人員需要排除屏蔽掉塔影效應(yīng)以及風(fēng)剪引起的轉(zhuǎn)矩脈動量。
    針對該機(jī)組的仿真，我們主要是觀察不同風(fēng)機(jī)側(cè)慣量、不同軸剛度系數(shù)、不同軸阻尼系數(shù)、不同發(fā)電機(jī)側(cè)慣量與風(fēng)電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。通過觀察不同指標(biāo)同風(fēng)電機(jī)轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線，我們可以得出不同指標(biāo)同轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。從圖中我們可以看出傳動機(jī)構(gòu)軸剛度系數(shù)分別是100、50、10的時(shí)候，系統(tǒng)自然振蕩頻率也隨之下降。以此類推，我們經(jīng)過對不同指標(biāo)的響應(yīng)曲線進(jìn)行認(rèn)真分析之后，最終驗(yàn)證了上述動態(tài)模型的正確性。
    風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)動態(tài)模型的研究最終是要通過實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行驗(yàn)證的。在本次試驗(yàn)中工作人員通過用一臺15kw的一步點(diǎn)擊當(dāng)作模擬動態(tài)風(fēng)機(jī)輸出，而把11kw的雙饋點(diǎn)擊當(dāng)作發(fā)電機(jī)。在實(shí)驗(yàn)過程中工作人員發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)本身要受到慣量差所帶來的轉(zhuǎn)矩、功率波動的影響。因而工作人員考慮對風(fēng)機(jī)模擬器進(jìn)行必要補(bǔ)償。經(jīng)補(bǔ)償之后，工作人員發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)性能有了明顯改善，也能夠滿足實(shí)際需要了。
    風(fēng)能發(fā)電是一種新型發(fā)電技術(shù)，與傳統(tǒng)的火力發(fā)電相比，風(fēng)能發(fā)電技術(shù)更具優(yōu)勢。風(fēng)能發(fā)電中系統(tǒng)本身由于各種因素的影響會出現(xiàn)一系列問題，此時(shí)加強(qiáng)對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)的研究就顯得非常重要。本文重點(diǎn)分析了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)動態(tài)模型的構(gòu)建并進(jìn)行了仿真，最后結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。在今后工作過程中應(yīng)該不斷加強(qiáng)這方面的研究。