變速風(fēng)電機(jī)組建模與仿真研究.pdf

1、風(fēng)能是最具發(fā)展?jié)摿Φ哪茉?，隨著風(fēng)電并網(wǎng)容量的增加，風(fēng)能的隨機(jī)性、不穩(wěn)定性與不可控性使得電網(wǎng)面臨著由于新能源接入而帶來(lái)的在消納、接入與送出方面的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，有必要建立合適的風(fēng)電機(jī)組模型用于研究大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)的影響。雖然已有學(xué)者對(duì)風(fēng)電機(jī)組的詳細(xì)模型進(jìn)行了大量的研究，并在用于電磁暫態(tài)仿真研究的平臺(tái)，如Matlab、PSCAD上建立了風(fēng)電機(jī)組的詳細(xì)模型。但是由于其計(jì)算時(shí)間與收斂性問(wèn)題，無(wú)法在電磁暫態(tài)仿真軟件上面建立大電網(wǎng)以及大規(guī)模風(fēng)電

2、場(chǎng)的模型，因此無(wú)法評(píng)估大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。隨著電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)的提高，有必要在國(guó)內(nèi)主流電力系統(tǒng)分析軟件中建立風(fēng)電機(jī)組的合適模型，用于風(fēng)電并網(wǎng)的穩(wěn)定性分析。本文針對(duì)直驅(qū)式永磁同步發(fā)電機(jī)組的建模與控制策略進(jìn)行了研究。
　　首先，介紹了直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的組成部分，包括風(fēng)力機(jī)、軸系、永磁同步發(fā)電機(jī)、背靠背變流器;介紹了風(fēng)電機(jī)組的控制系統(tǒng)，包括最大功率跟蹤控制、槳距角控制、低電壓穿越控制以及機(jī)網(wǎng)側(cè)變流器解耦控制策略

3、。
　　其次，提出了一種同時(shí)考慮輸入飽和與參數(shù)不確定性的最大功率跟蹤控制。模型考慮電機(jī)參數(shù)損耗并進(jìn)行辨識(shí)，考慮變流器容量飽和約束條件，提高了風(fēng)機(jī)最大功率跟蹤能力及控制穩(wěn)定性。在MATLAB/Simulink仿真平臺(tái)上，對(duì)比了相同風(fēng)速條件下PID控制、自適應(yīng)控制與考慮飽和的自適應(yīng)控制三種控制方法下的轉(zhuǎn)速跟蹤誤差。結(jié)果表明，在模型參數(shù)具有不確定性及大陣風(fēng)擾動(dòng)導(dǎo)致輸入飽和時(shí)，所提出的考慮飽和自適應(yīng)控制方法可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定，并且具有響應(yīng)速

4、度快，超調(diào)量小的優(yōu)點(diǎn)，保證了轉(zhuǎn)速跟蹤的效果。
　　再次，在PSASP上建立了適用于機(jī)電暫態(tài)分析的風(fēng)機(jī)自定義模型。該模型從適用于機(jī)電暫態(tài)仿真的角度對(duì)機(jī)側(cè)、網(wǎng)側(cè)變流器及控制系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，保留了風(fēng)力機(jī)、雙質(zhì)量塊軸系部分，考慮了直流電壓與卸荷電路動(dòng)態(tài)特性，考慮了風(fēng)機(jī)內(nèi)部的LVRT保護(hù)與直流電壓保護(hù)裝置。仿真分析了在風(fēng)速擾動(dòng)、電網(wǎng)側(cè)電壓跌落故障下UD模型的響應(yīng)特性，驗(yàn)證了所提出的機(jī)電暫態(tài)模型的正確性。
　　最后，利用風(fēng)機(jī)UD自定義模型