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实验室条件通常不具备风力机装置和风场自然环境,有些甚至不具备电动机、发电机与机械传动装置,在这种情况下,为了对风电系统的相关特性展开研究,研发风力发电模拟装置是必不可少的环节。目前最常用的模拟方法是利用变频器驱动交流电动机来构建风力机模拟器,模拟实际风力机的输出特性,并用该模拟器拖动风力发电机,组成一个完整的风电系统。基于此,本文提出了基于逆变技术的新型模拟方案,该方案完全摒弃了电动机、发电机等机电传动装置,实验成本低廉,且具有模块化和可扩展性:通过建立风力机和风力发电机的数学模型,结合给定风速与实测的发电机转速,计算出风力发电机带特定负载时应输出的三相交流电的频率、电压幅值,将其作为指令信号来控制三相逆变器,使逆变器输出与风力发电系统特性相符合的三相交流电。 本文深入研究了风力发电系统的典型结构与控制原理;详细分析了三相逆变器的四种工作模式,对其控制策略逐一进行了仿真验证;并分别对两种风力发电模拟方案进行了研究与仿真验证,其重点是第二种(基于三相逆变器)模拟方案。在此基础上,设计了基于三相逆变器的风力发电模拟装置的人机交互界面,实现了不同风速下风力发电的模拟;最后,搭建了1kW基于三相逆变器的风力发电模拟装置的样机,实验表明样机的输出特性很好地契合了仿真结果,这为以后进一步的研究工作奠定了基础。