随着世界各国对可再生能源的重视,风电行业发展迅猛,然而风电机组动态输出功率脉动对电网及用电器均造成安全隐患,同时降低了输出电能质量进而制约风电行业发展。本文针对独立运行的永磁风电机组动态输出功率脉动问题,采取实验测试、理论分析与优化评价相结合的方法开展探究性研究。首先通过不同翼型风轮与不同结构发电机的匹配实验,测试各机组在不同工况下输出参数的变化规律,提出功率脉动评价指标——功率脉动量ΔP和功率脉动率P_R;其次,结合机组自身结构、运行状态及动态谐响应探究功率脉动的影响因素和产生原因及机理;接着,建立以功率脉动极小化为目标的双层博弈优化模型,基于综合赋权法构建功率脉动的多因素单目标优化模型;最后,评价一种功率脉动平抑方法对不同运行状态机组的优化效果,提出优化功率脉动的可行性指导方案。针对拟解决功率脉动优化问题,开展具体研究内容如下:(1)匹配实验测试与分析。通过风轮与发电机匹配实验输出信息,拟探究功率脉动相关评价指标随主要影响因素的变化趋势,明确各因素对功率脉动的影响机理。对不同翼型风轮与不同结构发电机正交匹配机组开展电参数分离采集实验和整机对比实验,在时域范围内拟合各指标与影响参数的变化曲线。对比不同翼型风轮气动输出特性差异,依据测试结果选择最佳翼型风轮与最佳输出特性发电机组成匹配机组。(2)电信号频谱特性分析。改变最佳匹配机组运行状态,分别向退磁机组和未退磁机组加入电感控制。对电压、转矩、功率等信号分别进行频谱分析,在频域范围内识别信号脉动分量频段和脉动幅值。旨在通过对比四种运行状态下输出信号的频谱特性,探究功率脉动机理,提出功率脉动平抑策略。(3)功率脉动极小化双层博弈优化模型的确定。将功率脉动极小化问题视为博弈问题,以改变来流风速的大自然和改变叶尖速比的人工方为博弈参与者,建立大自然-人工非合作博弈模型,在约束条件下改变决策变量达到Nash均衡,获得各指标最优解;以子优化目标功率脉动量ΔP和功率脉动率P_R为决策变量,建立以功率脉动极小化为优化目标的合作博弈模型,获得满足功率脉动极小化的pareto最优解。(4)基于权重分析的功率脉动优化评价方案的提出。综合考虑众多评价指标存在耦合关系及影响差异程度,应用结合了熵值法和层次分析法的综合权重分析法求解各评价指标对系统整体功率脉动的影响权重。基于综合赋权法建立多目标优化模型全面评价机组输出功率特性,以功率脉动评价指标作为主要优化目标,兼顾电压谐波畸变率、风能利用系数等电压指标和气动指标作为功率脉动相关评价指标。对四种典型运行状态机组目标值进行分析,提出一种功率脉动极小化优化方案。