永磁直驱风力发电机组建模仿真研究

随着风电场规模的不断扩大,学者对风电机组的建模进行了大量的工作,也取得了初步成果,但是随着风电研究的不断深入,对风电机组模型的准确性和可靠性要求越来越高。PSCAD是一款在全球广受欢迎的电力系统电磁暂态仿真软件,其接口较方便,元件模型精确,建立的模型准确性和可靠性会更有保证。目前,直驱式永磁同步风力发电机组是我国广泛应用的机组类型之一,较双馈式风电机组,直驱式风电机组具有更能适应低风速、运行效率高、后续维护成本低等优点,其所占比重越来越高。因此,本文针对直驱式永磁同步风力发电机组,在PSCAD上建立了详细模型,并进行了仿真研究。首先,详细阐述了直驱式永磁同步风电发电机组各部分的数学模型,包括风轮、轴系、永磁同步发电机、机侧和网侧变流器等在内的各元件,并给出了桨距角控制、最大功率跟踪控制、机侧变流器控制、网侧变流器控制等详细的控制策略。其次,在PSCAD上建立了直驱式永磁同步风力发电机组的详细模型,所建桨距角控制、最大功率跟踪控制等模型符合实际情况。最后,仿真研究了负载发生变化时,需要随负载扰动的同时配合负载进行必要的无功补偿；风电机组稳态运行特性,结果表明风电机组在各风速区段运行准确；分别仿真研究了风电机组在电网故障下的响应特性,所得结果符合理论预期。以上仿真结果表明,所建的直驱式永磁同步风力发电机组模型准确。