根據(jù)美國能源部有關Wind Vision的研究，風能預計將占總發(fā)電量的35%。在過去的幾年里，人們通過使用不同的電機并在不同的風速特性下運行 WTE 進行了大量研究。其中一些實現(xiàn)是通過純建模和仿真或使用 MATLAB/Simulink、PSCAD 或 PSIM 等軟件工具的實時仿真來完成的。直流電機是常用的硬件；然而，也使用永磁同步電機（PMSM）和感應電機。直流電機驅動廣泛采用的轉換技術是基于交流/直流晶閘管的控制和直流/直流斬波器。

　　風力渦輪機仿真器（WTE）通常是在實驗室中設計和開發(fā)的。它是一個人工的、可控的、靈活的測試臺，模仿真實 WECS 的行為。 WECS 的主要元素如圖 1所示。這是研究人員、設計師和工程師進行研究、觀察和分析 WECS 工作的平臺。仿真包括系統(tǒng)操作和控制的復制。這使得能夠在類似于現(xiàn)實世界設置的受控環(huán)境中分析系統(tǒng)，而無需依賴物理設備和實際的可再生能源 。渦輪機特性被復制，以便該裝置可以在不同的風速和槳距角下運行。

　　圖 1：風能轉換系統(tǒng)的主要元件 
　　風模擬器的設計和工作示例
　　可以使用速度或功率控制概念來控制風力渦輪機。出于功率限制的考慮，通常采用具有快變槳機構的變速控制。然而，使用定速功率控制技術的缺點是風波動轉化為機械波動，進而導致電波動[4]。
　　WTE 可以構建為包含與 PMSM 發(fā)電機耦合的直流電機 [5]?？梢酝ㄟ^使用 PSIM 軟件的傳統(tǒng) PI 控制器來實現(xiàn)控制。電機和發(fā)電機的預制模塊可用于此目的。粒子群優(yōu)化（PSO）技術可用于計算輸出功率的特性。值得注意的是，需要多次迭代才能達到優(yōu)化值，這導致穩(wěn)定時間較長。此外，當運行每個 PSO 代碼時，會生成多個解決方案，然后在 Simulink 模型中對其進行評估以找到估計。這是一種可靠的設計，但對于大型風力渦輪機來說可能不是一個可行的選擇，因為它需要大量計算。
　　另一個設置選項是使用他勵直流電機模型來模擬風力渦輪機的特性 [6]。由于旋轉盤的慣性和 PI 控制器的使用，可以通過振蕩觀察轉速隨風速的變化。這種設置對于小型風力渦輪機來說是不錯的，但不建議用于大型風力渦輪機，因為 WTE 中不希望出現(xiàn)振蕩。
　　風能通常是間歇性的，因為它具有隨機變化且不可控。當風能作為 WECS 的輸入時，它會產生由風力渦輪機提供的機械功率。這使得耦合發(fā)電機能夠提供可變功率。在現(xiàn)場安裝之前，需要對 WECS 的性能進行詳細分析。因此，風力渦輪機模擬器（WTE）的設計和實現(xiàn)是安裝風能系統(tǒng)的關鍵步驟。