基于PSCAD的双馈风力发电机组的并网运行特性研究

风能作为一种可持续发展的新能源,有着改善能源结构,经济环保等方面的优势,越来越受到各国的重视。随着风电装机容量的不断增长以及大容量风电场的不断出现,风电对电网的影响将不可忽视,研究风电机组的运行特性进而分析其对电网及发电机自身的影响对保证风电机组并网的安全可靠运行都具有重要的意义。而双馈风电机组作为现在主流机型之一,其并网后对电网稳定性的影响这一课题也得到了更多学者的关注。 本文首先介绍了变速恒频双馈风力发电机组的基本结构和工作原理,并在此基础上建立了变速恒频双馈风力发电机在dq同步旋转坐标系下的数学模型以及风力发电系统其它各部分的数学模型。接着以PSCAD软件中搭建的系统的模型为基础,在随机风扰动下,对单台机组动态特性进行了仿真分析。仿真结果验证了双馈风力发电机机组模型的正确性和控制目标设计的合理性。又以某风电场及其接入系统为例,在风速扰动和系统侧三相短路故障的情况下,对风电场内的两种不同机组(变速恒频双馈风电机组和传统定桨距恒速异步风电机组)的运行特性进行仿真。通过仿真结果对比分析可以看出,双馈型变速恒频风力发电机组比现有的异步风力发电机组具有很多的优越性,前者具有快速的动态响应特性和良好无功调节能力。最后,基于Crowbar保护电路的方法,对系统故障时双馈感应风力发电机组运行特性进行了仿真,通过与无保护下的机组运行特性对比分析,验证了Crowbar保护的有效性,实现了电网故障时基于Crowbar的双馈感应风力发电机的低压穿越运行。 通过研究表明了变速恒频双馈风力发电机系统具有良好的动态特性和稳定性,为变速恒频风力发电系统的进一步应用研究提供了可靠的理论依据,并为变速恒频双馈风电机组在大型并网风电场中的应用提供参考。