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YT1000DC傳統(tǒng)模擬同步電機組主要采用原動機拖動同步發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電來實現(xiàn),該方法雖能更有效地模擬電網(wǎng)中同步電機組的電磁耦合特性,但存在控制系統(tǒng)復雜、系統(tǒng)靈活性差、實現(xiàn)成本高等不足。為此,基于虛擬同步發(fā)電機控制原理提出了一種模擬同步發(fā)電機組設計方法。該方法利用濾波電抗等效代替同步發(fā)電機組電樞電阻及同步電抗,通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)對同步發(fā)電機組慣性特性、頻率響應特性及調(diào)壓特性的有效模擬。該方法簡化了模擬風電并網(wǎng)實驗系統(tǒng)的設計,具有較強的靈活性和可行性。設計了一套容量為20 k VA的模擬同步發(fā)電機組,并基于已有的模擬風電機組實驗平臺構建了一套模擬風電并網(wǎng)實驗系統(tǒng)。在負荷功率擾動條件下,利用Matlab/Simulink仿真結(jié)果與實驗結(jié)果進行對比,驗證了所提模擬同步發(fā)電機組設計方法的有效性及在風電機組頻率響應控制研究中應用的可行性。 隨著風力發(fā)電機容量的增加,電磁負荷不斷提高,電機的發(fā)熱問題成為影響機組性能和經(jīng)濟指標的主要因素之一。為了解決該難題,以一臺3MW雙饋風力發(fā)電機為例,根據(jù)流體力學以及傳熱學理論,結(jié)合發(fā)電機通風性能以及結(jié)構特點,建立了發(fā)電機三維流動與傳熱耦合求解的數(shù)學模型與物理模型;并給出基本假設與相應的邊界條件,采用有限體積法對三維流體場和溫度場控制方程進行耦合計算。后,對發(fā)電機內(nèi)部的流體流動性能、傳熱特性以及發(fā)電機定轉(zhuǎn)子鐵心、定轉(zhuǎn)子繞組以及絕緣的溫升分布進行了分析,得到端部氣體流動不規(guī)律以及二次冷卻熱能力較強等,為更大容量風力發(fā)電機綜合物理場的準確計算提供了理論依據(jù)。 

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