[发明专利]风力机模拟器的模拟性能的评价方法

说明书

本发明公开了一种风力机模拟器(Wind Turbine Simulator，WTS)的模拟性能的评价方法，特别是一种验证风力机模拟器能否准确模拟真实风机的评价方法，通过比较不同风速的恒定风速下的稳态C_P与C_Pmax验证风机模拟器是否准确模拟了实际风力机的静态特性，通过在相同的湍流风速序列下对同种风机进行动模实验和仿真，比较实验和仿真结果中机械动态和电气动态两方面的参数，确定风机模拟器能否准确模拟实际风力机的动态特性，综合风机模拟器对实际风机动静态特性的模拟情况衡量风机模拟器设计是否成功。本发明解决了风力机模拟器因缺乏系统的性能评价方法导致模拟器模拟性能参差不起的问题，有助于提高风力机模拟器模拟的准确性和实用性。

技术领域

本发明属于风力机模拟器领域，特别是一种风力机模拟器的模拟性能的评价方法。

背景技术

为了更好的研究风电系统在各种工况下静态响应与暂态响应，仅仅通过仿真验证是完全不够的，必须与硬件相结合才可以证明控制策略以及整个系统的可靠性。而在实际风场中进行实验验证对于实验室条件又不现实，因为实际风场造价高，周期长，而且对周围的环境要求也相当的高，这些都是实验室条件下提供不了的。为了能对风电系统进行实验研究验证，用风电模拟系统代替实际风电系统是非常有必要的。而风力机模拟器(WTS)是模拟风电系统最核心的。可以模拟不同风况下的风力发电系统进行研究。也可以对风轮叶片气动、电气变流技术等其他领域进行功能测试。对风力发电的优化、设计起到很重要的作用。

风力机模拟器模拟实际风力机输出特性，目前的风电模拟系统通过控制变流器、变频器等来模拟风力机，需要一套系统的评价方法，对风力机模拟器的模拟性能进行衡量，来验证风力机是否设计成功，能否准确模拟实际风力机的输出特性。但是目前关于风力机模拟器的文献中，在验证风机模拟器时都是比较功率或转矩等参数的曲线与仿真的曲线的趋势吻合程度，缺乏定量比较，是粗略的局限的。这样会导致无法准确地评价所设计的风力机模拟器是否准确，从而影响风机模拟实验和设计实际风力机，更好的模拟不同风速下风力机的静态特性和暂态特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风力机模拟器的模拟性能的评价方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种风力机模拟器的基于缩放比的阻尼补偿方法，包括以下步骤：

步骤1、进行不同风速恒定风下对某种型号风机的模拟实验，比较稳态C_P与C_Pmax，确定风机模拟器模拟实际风机静态特性的性能；

步骤2、进行相同湍流风下对相同风力机的动态模拟实验和FAST仿真；

步骤3、比较动模实验和仿真结果中的机械动态和电气动态的参数，确定模拟器模拟实际风机动态特性的性能；

步骤4、根据模拟器的动静态模拟性能验证模拟器设计的成功与否。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明首次提出了一个风力机模拟器的模拟性能的评价方法，解决了因缺乏模拟器评价方法导致无法判断模拟真实风机的模拟器是否设计成功的问题；2)本发明公开了风力机模拟器的模拟性能的评价方法的详细步骤，简单易行。

附图说明

图1为本发明的风力机模拟器的模拟性能的评价方法的流程图。

图2为用于验证本发明的具体模拟器结构图。

图3为根据实验结果按两种方法拟合的阻尼特性。

图4为进行验证实验所用的湍流风风速序列。

图5为未采用和分别采用了两种阻尼补偿方法后在湍流风速下风力机模拟器WTS和仿真软件FAST的转速轨迹图，其中图(a)是未进行阻尼补偿的仿真实验转速对比，图(b)是线性补偿与FAST仿真对比，图(c)是非线性补偿与FAST仿真对比。