基于matlab的双馈风力发电系统动态仿真

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1、研究与开发基于Matlab的双馈风力发电系统动态仿真12刘芳宇李艳春(1.太原理工大学理学院，太原030024；2.山西电力科学研究院，太原030001)摘要本文以双馈风力发电系统为研究对象，建立了双馈风力发电系统的动态数学模型，包括风速、风力机、双馈发电机以及补偿电容器四个部分。利用Matlab/Simulink建立了仿真系统模型,详细论述了仿真的方法和过程，并对风电场接入电力系统进行了动态稳定分析，论文同时就如何提高风电系统短路故障后的动态稳定性进行了研究。关键词：风电场；双馈风力发电系统；Matlab；动态仿真Dynami

2、cSimulationofDoubiy-fedWindPowerSystemBasedonMatlabLiuFangyuLiYanchun(TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024)AbstractTakingdoubly-fedwindpowersystemasanobject,thepaperpresentsthedynamicmodelofdoubly-fedwindpowersystem,includingwindspeed,windmill,doubly-fedgenera

3、torandcapacitor.ThemethodandprocessofthedynamicsimulationbasedonMatlab/Simulinkarediscussedindetail,andthedynamicstabilityonthewind-farmconnectedtopowersystemisanalyzed.Atthesametime,thethesisstudieshowtoimprovedynamicstabilityofwindpowersystemaftertheshort-circuitfa

4、ultisoccurred.Keywords：windfarm；doubly-fedwindpowersystem；Matlab；dynamicsimulation以双馈风力发电系统作为研究对象，通过MATLAB1引言仿真的方法分析其并网运行特性。随着我国风力发电事业的不断发展，新建风电2动态数学模型场的规模越来越大。由于电场的输出功率会随着风速变化而不断地变化，所以当大型风电场并网运行建立了双馈风力发电系统的动态数学模型，包括时，这种功率波动将会对系统的稳定性和可靠性造风速、风力机、双馈异步发电机以及补偿电容器四个成一定的影响

5、。部分；包含风电场的电力系统动态仿真程序中除了双随着风电在系统中的比例越来越高，风电场并馈异步风力发电机组外，还包括同步发电机、励磁系[2]网运行会带来许多问题,其中包括系统节点电压、系统、转速控制器，下面将逐一介绍它们的数学模型。统频率的波动和偏差，还有系统安全稳定性受到的2.1风速模型[1]影响。因此，对大型风电场并网运行所造成的系统本文采用国内外使用较多的风速四分量模型，电能质量和动态稳定性问题进行分析是十分必要的。各分量分别为基本风V、阵风VWG、渐变风VWR、随双馈风力发电机组是目前我国广泛使用的风电机噪声风VWN。设

6、备，由于它的运行特性不同于常规发电机组，当模拟实际作用在风力机上的风速VW为：其并网运行时会对电力系统造成一定的影响。本文VVVVR=+++（1）WWGWRWN2007年第11期45研究与开发在暂态研究中，由于电力系统故障时间较短，暂态过程中双馈电机的转速变化主要取决于转可认为在暂态过程（故障从发生到恢复）中，通过子轴上不平衡转矩的大小，当机械转矩一定时，双风轮机的风速保持不变。馈电机的电磁转矩就是产生不平衡转矩的主要原2.2风力机模型因。因而，当风电机组的转速发生偏差，或运行状风能与机械转矩TW的关系为：态发生变化需要调速时，

7、要通过调节双馈电机的电磁转矩来调节转速。通过调节发电机转子的外接电⎧0⎪VVwm<源Udr、Uqr，可以改变该数学模型中的输出电磁转⎪1VQwN−3TCAWP=⋅⎨⋅⋅⋅⋅10VVVm≤

8、分空气密度；Ω为风力机的机械角速度；A=πR2为量的控制转化为对电压分量的控制。w风力机叶片的扫掠面积；Rw为叶片半径；ΩN与PN其他补偿电容器、同步发电机、励磁系统、转分别为风力机的额定机械角速度和额定功率；C是速控制器已经有很成熟的模型，在此不做详细介绍。P