对于simplorer软件在水电风能互补系统中的应用

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1、其他SMALLHYDROPOWER20lONo2．TotalN0l52Simplorer软件在水电风能互补系统中的应用张巍董大富徐锦才(水利部农村电气化研究所浙江杭州310012)【摘要】介绍如何应用美国Simplorer-~4q"建立风能、水能以及风水互补发电系统仿真模型，分别对该模型进行仿真分析和研究，通过该仿真软件的应用实现互补发电系统的精确性能分析和预测，以提高发电系统的可靠性和稳定性。图9幅。【关键词】风能水能互补发电仿真技术2．1风力发电系统仿真分析现代大型并网风力发电机组多采用风力机叶片桨距调节及变速恒频运行的方式(见图1)，桨距Simplorer是一个功能强大的跨学科多

2、领域高性角控制器根据风速的变化改变风机的桨距角，以使能系统仿真软件，由美国Ansofi公司开发，具有图风机跟踪最大风能，风机输出经升速齿轮箱接至双形化的编程技术。针对电力系统的特殊应用，Sim—馈发电机。在发电机的控制系统中，网侧变换器一plorer具有丰富的模型库，包括完整的电机与控制方面可以保证良好的输入特性，即输入电流波形接模型库(集中参数、非线性参数以及基于有限元的近正弦，谐波含量少，另一方面保证直流母线电压精确模型、变压器、继电器模型库、可再生能源模的稳定，直流母线电压的稳定是两个变换器正常工型)；还包括风力发电、太阳能发电和燃料电池、作的前提，这是通过电流调节器的有效控制来

3、实现电力电子器件和线路模型库、电子元件模型库等，的。转子侧变换器一方面给风力发电机的转子提供适合于进行从发电到输变电、从传统能源到新型能励磁分量的电流，从而可以调节定子侧所发出的无源综合利用的电力系统的仿真，具有同时高效处理功功率；另一方面通过控制定子侧所发出的有功功电机电器、电子线路、机电、液压和控制等多工程率，从而使系统运行在风力机的最佳功率曲线上，领域问题的能力，为用户更加专注于技术进步，激实现最大风能追踪(捕获)运行。发创新提供了强大动力，完全消除了其他仿真工具中复杂数学转换的繁琐过程，不同工程领域问题可以直接选择最适宜的建模语言进行建模和仿真。在Simplorer中可以非常方

4、便地利用AnsofiMaxwell~软件，C／C++等编程语言建立模型，并兼容SPICE模型，同时提供了IEEEVHDLmAMS建模与仿真功能。Simplorer也提供了联合仿真接13，包括Mat—lab@／Simulink~，MathCAI~，这些联合仿真接口基于Simplorer的开放程序接口，能够灵活地对现有其它软件进行集成。2仿真模型的建立及分析水．利．差部拿公项益性皇行：科业技科部研专际项经科费技项合作目计(2划00项8010目19)(。瑚B6400图1风力发电系统仿真模型总体结构·106·小水电2010年第2期(总第152~j)其他基于图1用Simplorer软件建立的风力

5、发电系统仿真模型如下(见图2)。一NUs1■NUS2■NUS30314159k21)(IraphSeI12DQraphSeI12DGraphSeI11．O01001．0o0asm_k．．Oasm_k．．0asm_k．．一-—1001o01．O0)500．OOm1．110I)500．OOr．1．I10I)500．OOm’()0图2风力发电系统仿真模型图3为基于图2仿真模型的分析结果(见图形，(1C)为系统在亚同步至超同步变化时定子发电3)，分析中设置系统输出有功功率保持不变，发电电压波形，可以看出系统在任意转速变化均可实现机转速随风速变化，其规律为0～0．5s为变速恒频发电。图3(f)为

6、系统有功功率输出，可1300r／rain，0．5—3s为线性升至1600r／rain，3—以看出系统在任意转速变化均可实现有功功率独立4s为线性降至l450r／rain，4—5S为1450r／rain。调节。图3(a)为转子转速波形，(b)为转子电流波形，2．2水力发电仿真分析可以看出当系统在0．5～3s由亚同步变至超同步时水能发电机组主要由水轮机、发电机、水轮机和3—4s由超同步变至亚同步时转子电流频率和相调速器、发电机励磁装置及其它辅助装置组成(见位均发生变化，从而保证定子发电电压频率、幅值图4)。其中调速器用于调节水轮机的导叶开度，的恒定，实现变速恒频。图3(c)和(d)分别为发

7、电机的励磁系统由励磁电源和励磁调节器2部分系统在亚同步下转速变化时定子发电电压、电流波组成，励磁电源向发电机转子提供励磁电流，励磁调节器根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元大输出，以实现系统电压的稳定和有功、无功功率的平衡。电网图4水力发电系统仿真模型总体结构基于图4用Simplorer软件建立的水力发电系统仿真模型如下(见图5)。图6为基于图5仿真模型的分析结果(见图6)，分析中设置水库水位在1s时刻内从0．5m下降图3风能发电系统仿