变速恒频双馈风电机组的动态等值方法

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1、第24卷第2期电力系统及其自动化学报Vol.24No.22012年4月ProceedingsoftheCSU-EPSAApr.2012变速恒频双馈风电机组的动态等值方法刘力卿,余洋,王哲,王磊(华北电力大学电气与电子工程学院,保定071003)摘要:为研究大型风电场接入对电力系统的影响,提出一种变速恒频双馈风电机组动态等值方法。文中首先建立了单台变速恒频双馈风力发电机的数学模型,在此基础之上利用容量加权平均法,分别对风力机、发电机及其控制系统进行等值;然后利用单纯形法对控制系统参数进行寻优,得到风力发电机组的等值模型;最后在PSCAD/EMTDC软件平台下分别

2、建立了风力发电机组的全仿真模型和等值模型,仿真结果表明这种等值方法是可行的。关键词:风电场;双馈风力发电机组;动态模型;等值;单纯形法中图分类号:TM89文献标志码:A文章编号:1003-8930(2012)02-0063-04DynamicEquivalenceMethodofVariableSpeedWindTurbinewithDoubly-FedInductionGeneratorsLIULi-qing,YUYang,WANGZhe,WANGLei(SchoolofElectricalandElectronicEngineering,NorthChin

3、aElectricPowerUniversity,Baoding071003,China)Abstract:Inordertostudytheinfluenceoflarge-scalewindpowerintegrationonpowersystem,theaccurateequivalentmodelofthewindturbinegeneratorsbecomesthekey.Firstly,thispapermakesthemathematicalmodelofsingleDFIG,andonthisbasis,usestheweightedavera

4、gemethodtoseparatelyaggregatethewindturbine、generatorandcontrolsystemofthedoublyfedinductiongenerators.Thenthecontrolparametersareadjustedbysimplexsearchingtogetthedynamicequivalentmodel.Finally,themethodisdemonstratedtobeeffectiveinthePSCAD/EMTDCenvironment.Keywords:windfarm;doubly

5、fedinductiongenerators;dynamicmodel;equivalence;simplexsearching随着风电技术的快速发展,风力发电在电力风力发电机的动态数学模型的基础上,提出一种变系统中的比重持续增加,对电网的影响也越来越速恒频双馈风电机组的动态等值方法,建立了风电[1]大。为研究大型风电场接入对电网的影响,风电场内所有风力发电机组的动态等值模型,该等值模[2]机组的准确建模成为关键。型包括:风力机模型、发电机模型以及控制系统模目前,变速恒频双馈风电机组以其自身的优势型,利用PSCAD/EMTDC软件平台进行仿真,仿成为风电市场上

6、的主流机型。对于大型并网运行的真结果表明,该方法是可行的,而且具有较高的仿变速双馈风电机组风电场,如果对风电场内每台双真精度。馈风力发电机及其控制系统进行单独建模,不仅会1双馈风力发电机动态数学模型增加电力系统模型的规模,而且还会带来许多严重[3]问题,如:模型的有效性如何验证,数据如何修正1.1风力机数学模型等,同时也将大大增加仿真计算的时间,甚至无法风力机的空气动力学模型为23(λ,)/ω(1)进行仿真。针对这一问题,本文在建立了单台双馈Tm=0.5ρπRvwCpβm收稿日期:2011-03-23;修回日期:2011-05-13基金项目:华北电力大学(保定

7、)青年教师科研基金资助项目(2009110001)·64·电力系统及其自动化学报第24卷λ=ωmR/vw(2)烄digdugd=-rgigd-Ls+ωeLeigq+ugsd式中:Tm为风力机的机械转矩;ρ为空气密度;R为dt风机叶轮半径;Vw为风速;ωm为风力机的转速;λugrgigLsdigq-ω(6)烅q=-q-eLeigq+ugsqdt为叶尖速比;β为桨距角;Cp为叶片的风能利用系dudc数,Cp是λ与β的函数。C=idcg-idcr烆dt1.2双馈发电机数学模型式中:ugd、ugq为电网电压的d-q轴分量;ugsd、ugsq、规定定子侧以发电机惯例为正

8、方向,转子侧以igd、igq分别为电网

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