双馈风力发电机及风电场建模仿真研究

电能作为能源的一种,是人们日常生活中所不可或缺的。就目前来讲,大部分电能是以传统的不可再生的化石能源为燃料获得的,这也就带来了一系列问题。主要表现在:一是化石燃料属于不可再生能源,总有用尽的时候;二是环境问题,大气污染、温室效应、生态失衡等时刻威胁着人类自身的生存。因此利用可再生能源替代化石能源是当务之急。作为清洁无污染可再生能源的一种——风能,具有常规能源所没有的许多优点。双馈风力发电机作为风力发电机的一种,目前应用很广泛。双馈风力发电机如少量接入电网,则影响不大,但若大量接入则会增加系统调峰和调频备用容量需求,影响系统电压、频率的动态性能和一次调节特性,同时对电能质量及电力系统的稳定性也有一定影响。本文首先是对风力发电的整体形势方面做了一个讲解,介绍了其在国内外研究发展的现状及前景,之后对双馈风力发电机的研究现状进行了简要陈述,并介绍了双馈风力发电机的结构组成、运行原理、控制特点等,然后对双馈风力发电机在同步旋转坐标系下建立了数学模型,并在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台中对其进行建模仿真。对双馈风力发电机的运行特性及故障暂态特征进行了分析,在仿真平台中将故障类型设置为典型的三相短路故障和两相短路故障,得出电网侧的有功、无功以及电压、电流的波形,然后分别对电网侧的有功无功和电压电流波形进行对比分析,之后对双馈风力发电机组成的风电场进行了电磁暂态等值建模,提出了由双馈风力发电机组成的风电场等值划分的方法及基于加权平均法的等值机参数聚合的方法,在PSCAD/EMTDC平台中建立了风电场等值为一台机组的并网模型、基于尾流效应影响划分风电场为两台等值机的并网模型以及详细模型,然后分别进行故障仿真,对比各个模型得到的波形来验证方法的正确性。