1、 PDF外文：http:/ 中文6359字外文翻译 附录 A 固定风力发电机和风力集成园建模系统暂态稳定性的研究 绪论 抽象程度越来越高的风力 发电 涡轮机 ，在现代电力系统 中 需要 一项 准确的风力发电系统暂态稳定模式 . 因为许多风力发电机往往集合在一起， 其中 等价建模几个风力发电机尤为关键 . 本文 介绍的 降阶动态固定风力发电机模型适合暂态稳定模拟 . 该模型是使用一个模型还原技术 所构建 的高阶有限元模型 . 然后 ， 用等价方式 表明如何 将 几个风力发电机的风力 合并成一个 单降阶模型 .
2、用 模拟个案来说明一些独特性能的动力系统 ， 含风力发电机 . 所以说， 本文着重于 介绍 水 平轴风力涡轮机用异步电机直接连到电网作为 系统的 发电机 . 用参 数计算暂态稳定模拟 系统 ， 计算 风力发电机组 的 建模 ，计算 风力涡轮机造型 . 正文 一 .最近 ， 大家对 风能 的 发展 展现出了浓厚 的兴趣 . 伴随着 使用风力发电机的热潮，现在 需要对电 力动态 系统 ， 电力传输规划 的设计评估 . 本文 的第一个目的是 提出一个准确的低阶动态模型的风力发电机组 ，它 是 符合现代机电暂态模拟 计算机 程式 的 . 本文中，开发的
3、模式 着重于水平轴 的风力发电机 ， 或 风力机直接连到同步网 时 采用异步发电机 . 这 其中还 包含许多现代大型 发电 系统 . 由于大型风力装置 的 构建 是由许多个风力发电机组成的 ， 风力发电场的 建模是一个迫切 的 需 求 . 因此 ， 本文的 第二个目 的 是提供一种方法 ，它 结合数个风力发电机连接到 一个 电网 上，然后 通过一个共同 模式整合 成一个单一的等效模型 . 风力发电机主要分为定速或变速 . 以最 小 单位 ， 涡轮驱动的感应发电机 为例 ，它 是直接连接到电网 上的 . 涡轮转速变化很小 ， 那是 由于陡坡的发电机转矩 和 转
4、速 的 特性所制 ； 因此 ， 它被称为 定 速系统 . 还 有变速装置 ， 发电机连接到电网利用电力电子变换的 技术 使 涡轮速度受到控制 ， 以最大限度地表现 出来 (例如 ，电力 的控制 ) . 这两种方法在 风力工业均非常普遍 . 在 本文 中， 我们将目光集中在建模 定速 装置和等效模 拟 几个固定转速 风 力发电集成园 . 第一 种 典型的风力 机械频率 是在 0 至 10 赫兹范围 ； 这也是各种机电振荡 的频率 . 因此 ， 这涉及到 机械振动的风力互动 学 与机电动力学 . 这方面的例子 参见 本文 . 因此 ，为了
5、构建 一个精确的模型 ， 风力发电机可用于暂态稳定 的 研究 . 第 一种 涡轮机械动力学必须 能准确 的 代表 模型 . 这里的 风力发电机模型 建 出了导电模型 ， 减少了一个详细的 650 阶有限元模型的一个典型 的 横向轴 . 气动 力 和机械动力的减少 与 非线性四阶双涡轮惯性模型相结合 生 成了 一个标准发电机模型 . 模拟计算表明了模型的精确性 .几个风力发电机连接到传输系统 上 通过一个单一的 模型 建模 ， 因为每个涡轮暂态稳定 系统都 过于繁琐 ， 我们的目 的 是整 和 风 力发电 园成为 相当于风力发电机模型 的极小系统 . 我们对等价建模 的
6、风园涉及 到 把所有涡轮以同样的机械固有频率 整和 成单一当量的涡轮机 . 模拟结果表明 ， 这种方法能够提供准确的结果 . 二 . 范例 关于 风力发电机 建模的代表范例是关于 暂态稳定 系统的，它包括在 2 - 10 . 模拟结果 表明， 固定频 率的 风力发电机组主要集中在以下两个主要方法 . 第一种方式是 把 汽轮机和发电机转子作为一个单一的惯性 体 从而忽 略 系统的机械固有频率 2 - 5 . 第二种方式是 把 涡轮叶片和枢纽之一 的 惯性 体 接上发 电机 加上 一个 弹簧 6 9 . 在所有这些论文 中 ，弹簧刚度的计算是从系统的
7、 主要部分中提取的 . 我们的研究显示 ， 较第一型机械频率 来说第二型才 是至关重要的一个精确的模型 . 有限元分析表明 ，第一 类 动力 的变化 主要是因为灵活的涡轮叶片不 够精确 . 根据 建模方法 的算法 ， 我们得知的主要 事实是 ，小 而 灵活的机械部件是涡轮 上的 刀片 . 结果 7集中 表明了 几个风力发电机系统 和 降阶风园模型 的 类型和与类型相 结合的方法 . 但是 ， 作者不 能 解决水轮机 和风力发电机相结合时 采用这种方法保存的机械 要求 . 我们的研究结果表明 :这关键在于有一个准确的风示范园 . 10详细讨论了降阶 变速涡轮机载 的建模 . 作者 称
8、涡轮 的 机械能 所 代表 的类型是 一个单一的 个体 ， 从动态的机电动力学 分析，那是 因为 机械的 惯性 使它的 变速 性能产生堵 塞 . 我们分析时 不考虑变速情况 .2 - 10的工作阐述 着重于低阶水轮机模型 ， 从而 可以容易地实现大型暂态稳定代码 的测量 .相当多的研究集中在建模 定额 一个更 深入 的层次 . 17是 一个很好的概况和 文献 . 从高度详细的有限元模型 角度， 详细 的阐述了 建模方法 ， 还 较简单的 叙述了 六 转 五 转 ，三 转 水轮机模型 .这些模型 中的大部分都 采用动量理论 来 计算气动力 . 三 .我们对发展涡轮动力 的
9、一个降阶模型 为出发 点 ， 把所有机械和气动涡 轮机 动态效果以 高度 详细 的用 机电射程 的形式表示出来 . 在这个还原过程中 ，是 以 消费者的角度 来分析 涡轮轴驱动发电机 的 . 目的是为了准确反映轴转速和扭矩特性与最小模型 的 秩序和复杂性 . 数值调查表明 ， 机械 气动和机械效应 的 一个例子 所展现的 测试系统实现了有限元建模环境 . 该系统是一种新兴的横向风轴机床 ， 包括三个 31.7 米 叶片 ，叶片的 一套点俯仰角度 为 2.6 ， 一个 82.5 米 的 主轴 ， 它们的 额定功率 为 18.2 - RPM 和 1.5 兆瓦 ， 在 15 米/秒的风
10、速条件下 . 汽轮机是透过一个简单的异步发电机模型直接连接到 60 赫兹 的机械 . 它还 利用 ADAMS 有限元软件 (来自机械动力学 公司 ) ， 加上毫微克 (即由国家可再生能源实验室 )软件 进行模拟 . 这两个 软件 一起被称为亚当斯 . 所有 参数测试系统的 模型 研制 出一个现实的大型机器 . 整个系统包含 325 个自由度 ，包括非常详细地模拟动力和外部 作用力 . 由于机械设计中的大多数水平轴风力涡轮机极为 相似 ， 结果 使 该方法的适用面广 . 研究者 在 用 亚当斯 /分数制进行了研究 以后 ， 还 广泛接触了以一个制动脉冲 对 该系统的瞬态响
11、应 的研究方法 .为了模仿 长达 0.1 毫米的 三相短路 ， 发电机轴 对电路的混乱 反应进行了分析 . 1 . 从 图 1 ， 系统 的反应是一个阻尼振荡 的过程 . 详细的 拟 态分析表明 ， 系统的振荡是由于外层部分 的 叶片振动对两者的内在部位的叶片 的作用 .这样的结果是很典型的 . 1)亚当斯仿真结果 . 现代风力涡轮叶片非常大 ， 有弹性 ， 而且往往颤动 . 1 表明 ， 它主要包含 4 Hz 分量 .这也是典型的大型涡轮机 ， 它 通常有第一 型机械自然频率在 0 至 10赫兹范围内 . 因为这个范围也是典型的机电振荡 频率范围 ， 这 还 是 风力涡轮机 的关键频率范围 .而研究者 会倾向 于研究 机电振荡 的频率 . 模态的第一振荡模式 会产生一系列的 主导反应 . 从图 1 起见 ， 该模型 的描图 可以代表两 标准 单弹簧阻尼系统 ， 这是基础的降阶模型 和 一 个 的外部分的叶片 2 ) . 叶片尖端硬性 连 接 描图 . 2 )"刀环 " 叶片 的细片 (忽略质量 )作为一个单一的惯性 体 ， 其 所有的瞬态干扰 行为通过发电机轴 的 所有刀片 .其他惯性 力
