◇高教论述◇ 科技 一向导 2011年第33期 双馈风力发 电机建模与仿真 (三峡大学电气 与新能 源学 院 湖北 宜 昌 443002) 赵 胜 会 【摘 要 】本文 以双馈 风力发 电 系统为对 象，对风力发 电 系统的风 电机模 型及 其基本 的控 制算法进行模拟仿 真 ，并在基 于 Maflab软件的 Sirnulink平 台中仿真 了桨距控制方法 中常用的 变桨距控制方法 ．期待发 电机 端 出现稳 定的可并 网的 电压波形 【关键 词 I变速恒频风力发电机 ；动 态建模 ；仿 真 【Abstract]In．this paper,double-fed wind power generation s~tem f0r the object，wind power system wind turbine model and its basic control algorithm simulation，and software based on Matlab Simulink simulation platform method of pitch control in a conln'lon pitch control approach and look forward to appear st~ le generator term inal voltage waveform can be d． 【Key words]VSCF wind power generator；Dynamic Modeling；Simulation 1．双馈风力发 电机 系统建模与仿 真研 究现状 双馈 发电机作为风力发 电机组 的核心部件 ．一直是风 电研究领域 的热点。双馈 发电机本 身就是一个 时变 的、多变量 、强藕合模型 ，关于 其模 型的研究相对 比较 成熟 ．文献[121详细 比较 分析 了采用 只考虑转 子侧动态过程 的发 电机三阶模 型和采用转子侧 、定 子侧动态过程均考 虑的发电机五阶模 型时 ．整个变速恒频风 电机 组的动态响应特性 。文 献 『l9]以绕线 式转 子双馈发 电机 为对象 ，分 别研究了在基 于气隙磁通 定 向、定子磁链定 向和定子 电压定 向的同步旋转 坐标 系下的有功功率 和无功功率特 性及解祸 控制策 略 针对双馈 风力发电机的改进控制也非 常多 ．国内外 的许多学者都 尝试将 先进的控制算 法 比如模糊控 制 、神经 网络控制 、自适 应控制等 等 应用 到风 电控制 中，文 献『2 o1将 非线性模糊 逻辑控制引入 到双馈感 应 发电机的控制模 型中 ．它的优点是 具有非线 性特性 ．不需要 复杂 的 数 学模 型 ．可 以有 效的抵消噪声 的影响 ．抗 干扰和抗不确定 因素能力 比较强 ，缺 点是知识 库的建立很 困难 。文献【211介 绍了一种新颖 的对双 馈感应 发电机定 子有功 和无功 电流控制 的方法一输 出反馈控制 ．这种 控 制不需要测 量转子 电流值 ．直接通过输 出量的反馈来 控制被控量 ． 对 参数误差 、转 子量测 量误差 和其它不确定性 因素有很好的鲁棒性 。 文献【22]根据 机组的运行方程 ，采 用最近 临聚类学习算法建 立 电磁转 矩 自适应 最优模糊控制 ．并结合桨距角 的变论域 自适 第一章绪论应模 糊控制 ．仿 真验证 了风力机在 高低风速下运行效果均 良好。虽然这些 先进 的算 法在仿真时都表现 出了良好 的性能 ．但 在实际 中受到控制系 统 运算 能力、模型精度、噪声 的影 响 ，其实用性还需要实践 的检验 。 空间矢量理论将 电机 中的多相 电压 、电流 、磁动势等 时间变量或 空 间变量统一成 空间矢量 的形式 ．利用矢量变换 构建 电机的空间矢量 方 程 ．用以分析 电机 内的各种 电磁关 系 ．揭示 电机不 同运行状 态下 的 电磁本质。由空间矢量 、矢 量变换 和矢量方程 构建 的空间矢量理论 已 经成为当前研 究电机现代控制 的简 洁而有效 的方法 。将 空间矢量理论 应 用于双馈 风力 发电机 的运行分析 中 ．建立双馈 异步风力发 电机的空 间矢量模 型 ．通过空 间矢量理论分析交流励磁对转 子磁 场的影响 ．对 于揭示交 流励 磁的电磁本质具有重要 意义 。 上世纪八 十年代 ．国外学者开 始将仿 真方法 用于风 电机组 的性能 研 究 ，其后 ，仿 真技术在 风力发 电系统 的应用范 围逐 渐拓展 。比较著名 的有英 国 GH公司的 Bladed风力机设计 软件 以及 windFarmer风电场 设 计优化软件 ．这些 软件都是针对 开发设计人 员的 ，而对 于风电场运 行操作 人员并没 有太大的意义 ．如果能够 开发一套针对风 电场运行操 作 员的仿 真软件无疑能够大大提高培训效率 ．运 行员可 以通过软件仿 真机练习风力 发电机组 的各种操作 ．而不用担 心由于误 操作损毁实际 的设备 ．这样 一来 ．培训效果将更加直观 。本文在此 思想的指导下 ，开 展 了双 馈风力发 电机组 全工况运行仿真研究 。为开发 风力发 电软件仿 真机打下基础 。 2．双馈风力发电系统的仿真 在前 面各章节 的基础上 ．重点对双馈风力发 电机组 的并网控制 、 功率控制及变桨距控制进行仿真研究 。如 图，该模型 主要包 括双馈风 力发 电机及其矢量控制子系统 、变桨距子系统等等。 图 1双馈风力发电系统 simulink仿真框 图 此系统用—个受控的三相电压源和一个 RL阻抗原件模拟一个矢量 控制系统 ．通过改变电压源的输 出电压和 RL阻抗原件的阻抗值达到模拟 现实各种风速条件下对桨叶输出的控制。大致过程是：受控电压源发出的 电压经阻抗原件形成三相电流信号 ．电流信号髑与 电压信号一起输 入到风 电机 中。原件参数如下：三相可编程电压源。电压幅值为 380V。初相角为 零 ，频率取 50Hz，RL阻抗原件 参数 R=0．05Q，L--6xl H。 图 2是风 电机 的 simulink仿真框图 ．图中有 四个输 入量 ．分别 是 A、B、C三相 的电流 ，A、B、C三相的电压和两个直流的电压 ：两个个力 矩信号。三相的锁相环是一个位置，速度传感器 。两个经过 比较之后 。 将 比较 之后 的信号到一个 比例积分控制器 ．比例积分 环节可以提高系 统 的稳 态精度 ．并切是 系统具有 良好 的动态 和稳态性能 ，将输 入端 变 化对 系统 的影 响降到最低 ，控制器 的比例系数 为 O．14。积分 系数 K 为 7．5，输 出范 围为 106-1 数量级 ，采样时间为 5xlO ，生成信号 id ； A、B、c三相 的电压经三相 的锁相 环 ，输 出一个矢 量信号『sin(wO ，COS )1，该信号再 与三相电流信号输入 到一 个 abc—dqO的转换元件进 行 派克变换 ．输出信号经 分线器扩展 (此过 程是一个最优定子 电流矢 量 控制策 略)。 图 2风电机的 simulink仿真框图 双馈风力发 电系统 的 simulink仿真框 图如下 ： 3．总结与展望 (下转第81页) 119 

◇高教论述◇ 科技 鼍向导 2011年第33期 新课程改革中的生命教育与教师素质的契合 《哈尔滨师范大学教育科学学院 黑龙江 哈尔滨 1 50000) 王 颖 【摘 要 】在新课程 改革 中，生命教育具有其特殊的理论价值和 实践意 义，生命教育 的提 出对新课改的推进更是不可缺 少，特别是 对教 师素 质 的要 求又进一步提 高。想 当然一些 问题就 出现 了，生命教育理念下 ，教师为什 么要具备生命 素质?又该具备什 么样 的教育素质?怎么样把这 一 素质应 用于教 学活动 ?这都是值得我们考虑的 。 【关键词 】新课程 改革；生命；生命教 育；教 师素质 1．教 师具 备生命教 育素质 的缘起 近 日．有关 “瘦 肉精 ”的新 闻随处 可见 ．“瘦 肉精 ”事件主要 河南省 孟州市 等地养猪场采用违禁动物药 品“瘦 肉精 ”饲 养生猪 ，有毒猪 肉流 人济源双 汇食 品有 限公 司。但这种精 肉都人体是有 害的 ，所 以国家强 力禁止 ，这种行 为已经构成 了违法 ，相关人员也得到 了惩罚 。本文所 提 出的“瘦 肉精 ”教 育就是源于此 ．主要是指 由于教育者不恰当 的教育方 式 而导致 的中小学生不健康 、“高分低 能”、一 切以升学为 目的的教育 现象 随着新课程 改革步伐 的迈进 ．这种 “瘦 肉精 ”教育现象 已经得 到 了一部分缓解 ．但还 是存在 。随着 生命教 育越 来越深入的进入人们 的 视 野 ．人们寄希望 于一 线教师生命 素质的提 高 ．特别是 中小 学教师 除 了基本 的教学 素质以外 又增加 了对生命 的认识 和提升 要求 教师 本身 对生命教 育理论 和实践要谙熟 于心 ．在教学实践 中要善于发现生命教 育 的真知灼见 ，等等。教师不再只是 “园丁”和“蜡烛 ”，而是 给予 “泥塑” 生命 ．提升“泥塑 ”灵魂 的“天使 ”．他们是 以提 升学生 的生命 质量为 天 职．在教育 的过程 中是以促进学生个体生命 的健康发展为核心 的。生 命教育是改变 以往瘦 肉精 ”教育现象 的有效途径 。那么 问题就 出现了 ， 教 师要拥有什 么样 的生命教育 素质 ?以及 怎样拥有应有 的生命教育 素 质又怎样应用 于教学 当中呢?当然 ．要 了解教 师生命 教育素质我们就 要从生命 观开始。 2．生 命 教 育 理 念 的 阐 释 文艺 复兴之后 ．人 的生命和价值才得 到空前 的尊重和重视 。从笛 卡尔到卢梭开始从 自然 的思路来探讨人 的生命 问题 其 中卢梭 的生命 观影 响深远 ，他强调人 的生命 的 自然对待 。学生要学会保护生命 ，完善 生命 。他说 “人们 只想保护孩子 的生命 ．这是不够 的 ．他必须受教育怎 么在他成 长后保 护 自己的生命 ．经得起命运 的打击……应注重教他怎 么生活而不是在教他避死 ：生命并不只是一 13气 ，而在于活动 ，在于使 用我们 的感觉 ．心思 ．能力 以及使我们觉察 到 自己存 在的各部分机能 ” 佃由此可见 ，卢梭是近代较早提出要 进行 生命教 育的教育 家。 刘 济 良教授在他 的《生命 的沉思～生命教育 理念解读 》一 书 中这 样定义生命教育理念 ：“所谓生命教育理念 ，是指关 于生命 教育未来发 展 的理想 的观念 ，它是未来生命教育发展 的一种 理想 的、永恒的 、精神 性 的和终极 的泛型 生命教育理念是人们对生命教育 的基本认识和对 生命教 育规律 的把握 的基础上形 成的对生命 教育的未来发 展的一种 观念形态 的知识和认识 ，表示 了生命教育发展的一种 ‘应然 ’状 态。”目 也 就是 说 ．生命教育理 念 回答 了人 为什么办教育 。应该办什 么样的教 育 ．怎 么办好教育 既然生命教育理念是对生命教育 发展和未来起到 指导 和定 向的作用 ．所 以 ．生命教育才有 了 自己发展 的方 向和动力 。 而 生命 教育就是 以生命促教育 ．以教育提升生命 的一种教 育活 动 。教育 的本质 和使命就在于立足于生命 的先天 自然属性 。不断 向文 化世界 、价值世界 、意义世界延伸 ，让人面对整个世界具有更 大的开放 性 和可能性 。因为生命本身就是 开放的 。有局 限的。但生命也是有超越 性 的，因此 ．教育作为一种引导 的过程 ．完全可 以促使学 生去认 识和体 验生命 ．把握住 生命 的美好 瞬间 ．享受生命存在 的价值 ．关注 自然界 中 所有 生命的命运 ，是 学生树立不 同民族 、不 同文 化相 互沟通和理解并 相互尊重的意识 ．让生命 更开放 ，最 大限度 的突破生命 自身的局限。作 为教育者 这是我们应 该意识 到的。 3冲 小学生命教育与教师素质的契合 生命教育把教 育看作是 用生命进行教育 ．把教 育作 为一 种生活方 式来看待 从教师 自身来说 ．生命教育从生命 的高度来肯定教师的劳 动价值 ．认为每位 教师都有创 造性 的时间和空 间 ．都能现实 的利用 自 己的教学环境作为专业发展的有效 资源 ．把教学研 究看做 生命 的一部 分 ．教育管理者则 根据每个教 师的生命 的个体差 异 ．来鼓励 和支 持教 师的创造性教学活动。从 学生的角度来看 ，对 教师的这种生命 教育的 管理 ．让教师体 验到什么教 育的真谛 ．从 而在 教学活动 中能够用 生命 去教育学生。也就意味着教师必须 在生命层 面上 ，把精神生命 的主动 权还给学生。具体而言 ，教育者在进行 生命教育过程 中所要考虑到的。 学生作为生命个体 ，同时也是个 整体 ，他们有 隐私 ，有情感 ，更 有信仰。 在接受教育的时刻 ，他们 的生命 就教师 的手上 ，怎样彰显 生命 的个性 ． 提升生命的价值 ．每一位教育 工作者都有责任 和义务去思考 作 为一 线的教师 ，这是 自身素质 的体 现 ，也是新一轮基 础教育改革 中要求 的 教师应具备的基本素质 中小学生命教 育就是“着 眼于全体学生 的身 心和谐 发展 ．为学 生 的终身幸福奠定基 础 ：着眼 于学生个性 的健康发 展 ．为提升学生 的生 存能力 和生命 质量奠定基础 ：着 眼于增强学生 的 自然 和社会 中的实践 体验 ，为营造健 康和谐 的生命环境奠定基础 。引导学生热爱生命 ，建立 生命 与 自我 、生命 与 自然 、生命与社会 的和谐关 系。学会 自我 ．关心他 人 。关心 自然 ，关心社会 ，提高生命质量 。理解生命的意义和价值 。”l 对 于中小学生的生命教育 ，教师是关键 ，因此 ，了解生命 ．认知生命教育 是当代 教师的必要素质之一 联 合国教科文组 织国际教育发展 委员会 的报告《学会 生存》中指 出 ：“如果教育要继续成为一个生机勃勃 的有机体 ．能够运用智慧和精 力去满 足个人 和社会发展 的需要 ．那么他就必须克服 自满和墨守成规 的缺点 。教育必须检查他的 目标、内容和方法 。”呶 于教师来说 ．教师 素质 的要求越来越高 新课改 的课堂教学是把书本世 界与生活世界和 谐 的联系起来 的新 型课 堂 ．这其 中 ．教师就应尽可能 多的了解 自己的 学生，学会倾听，提升学生的生命质量。● 【参考文献】 [1]上海市中小学生命教育指导纲要 (试行 )【 ．2005—6—7． [2]张焕庭．西 方资产阶级教 育论 著选[M1．人民教育 出版社，1993：99． [3]刘济 良 生命 的沉思～ 生命 教育理念解读 [M】-中国社会科学 出版社，2004：3． [4]联合 国教 科文组织 国际教育发展 委员会．学会生存 [M]．北京 ：教育科学 出版 社 ．1996：120． [5]刘志军_生命 的律 动——生 命教 育实践探索[M]．北京 ：中国社会科学 出版社 ， 2004，12． ’ (上接第 119页 )风力发电已经成为 当前最具发展潜力和大规模开 发 的清洁能源利用方式 ．世界各 国都在纷纷抢 占风电市场的制高点 。与 此 同时 ．针对风力发 电的研究也逐步成为能源领域 的一个热 点。风力 发 电是 一个涉及多个 学科 的综合性 系统工程 ．从 理论研究 到物理实 验 ，从样机开发到工程应用 ，都需要付 出长期艰辛的劳动。限于个人能 力 ，本论文研究 中还存在许多不足之处 ，以后还会继续深入完善。 I 【参考文献 】 [1]李爱莲，张莹，张震，赵雷．变 速恒频 风力发 电机最大功率控制的仿真研究【J]做 件导刊，2009，8(3)：98—99． [2]叶杭冶．风力 发电机组 的控制技术 [M]．北京 ：机械工业出版社 ，2006． [3]邓 禹 ，邹旭东 ，康永．变速恒频双馈风力发 电系统最优 风能捕获控制fJ1．通讯 电源技术 ．2oo~(3)． [4]胡家 兵，孙丹，贺益康．电网电压骤 降故障下双馈风力发电机建模与控制口丁．电 力系统 自动化．2006．30(8)：21—26． 81