基于pss／e双馈风力发电机组传动轴系模型研究

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1、研究与开发基于PSS／E双馈风力发电机组传动轴系模型的研究朱光伟李翔陈思范吴世勇(广东明阳风电产业集团有限公司，广东中山528437)摘要在风力发电机组的设计和风电场的建设时，需要模拟和仿真风力发电机组的性能和特点，以便来组建风电场的电网等。本文以电力系统分析仿真软件PSS／E为平台，分析了双馈风力发电机组传动轴系的单质量块模型和双质量块模型，并用WECC提供的大电力测试系统，比较和分析了两种模型的特点和使用方法。关键词：PSS／E；风力发电机组；传动轴；模型StudyofDIFGWindTurbineShaftModelinPSS／EZhuGuan

2、gweiLiXiangChensifa．WuSh~ong(GuangDongMingYangWindPowerIndustryGroupCo．Ltd，Zhongshan，Guangdong，528437)AbstractWhendesigningthewindturbinegeneratorandbuildingthewindfarm，itneedstoanalyzethecapabilityandcharacteristic，SOastobuildthefarmgird．Inthispaper，thesinglemassmodelandtwomas

3、smodelofthetransmissionshaftareanalyzedbythepowersystemanalyzesoftPSS／E．AndthetwomodelsarecomparedandsimulatedinthelargepowertestsystemprovidedbyWECC．Keywords：PSS／E；windturbinegenerator；transmissionshaft；model风能作为一种可再生清洁能源，由于在减轻环境污染、调整能源结构、解决偏远地区居民用电问题等方面的突出作用，所以越来越受到世界各国的重视并得到

4、了广泛的开发和利用。为而双馈风力发电机组作为主流的风力发电的产品，在风电场中占有主要地位，因此，国内外专家对双馈风力发电机的建模和仿真做了大量工作[1-4]。本文以PTI公司开发的电力系统仿真软件PSS／E为平台，分析了双馈风力发电机的传动轴系的模型，并对其进行动态仿真研究。l双馈风力发电机组简介双馈发电机组主要是有风力机、齿轮箱、双馈图1WT3的控制框图发电机、变频器、变桨控制系统以及主控系统组成，动轴系模型用两质量块来表示，即模【l卜也拈在PSS／E32中，提供了4种风力发电机的模型，叶轮和发电机的转动惯量，l-r轮和发电机之『}IJ川J过wT1

5、／wT／／WT3／WT4，其中，WT3为双馈感应发电一个弹簧连接l6】。这样通过来自叶轮的c动助牢机组，WT3的控制框图如图1所示【。来自发电机的电磁功率作为两个输入，米n2风力发电机组传动轴系模型WT3P的桨距角的调节下，就町以汁算lJr轮利发电机转子的速度偏差。风力发电机组在转子的动态仿真中，可以将传I22I电技水2011年第9期研究与开发转速，为自然振动频率，DAMP为发电机阻尼因数，拨电机为发电机基准转速，‰。。=0，P发电机极对数。。。如果将叶轮的惯性比例系数fr=0，就可以将其转化T为单质量块模型，其中Htfrac=Ht／H，tt=I-I

6、,+。Jt图2双质量模块的传动轴示意图在PSS／E中，用WT3T来表示传动轴模型，其控制器模型如图3所示，其中，。为气动增益因子，啊为叶轮惯性时间常数，为发电机惯性时间常数，DhR为传动轴阻尼因子，hR为传动轴增益系数，Ksm=——苫，∞。0为同步图3WT3T双质量模块模型FlNITE日us§RlDBusF3ARM日us5I。HsIoE日u}ERMIN且L日us486492l11707i1oo~,j30一哟一^0．零1§露’蓦4R486492口口1171071004098523f0340图4WECC测试系统震荡；当切除故障时，振荡逐渐趋于平稳，恢复到

7、3模型的仿真及结果正常状态。本文以图4所示的WECC提供的风力发电机向嚣篓萎；薹大电网送电的测试系统为例，来仿真双馈风力发电机的性能【引。测试系统中，与母线5相连接的发电机为等效整个风场的风力发电机组，功率为n100MW，并将其控制模式设置为2，即功率限制由功率因数和有功输出决定。风力发电机发出的电压＼n==：

8、I一一■7r、，、经过变压器升压后，再传输到风场升压站，即母线3处，经过升压站升压后再进行传输，即母线3、4、5均是在风电场内部操作的。Time⋯嘲在PSS／E中，分别对单质量模块和双质量模块图5发电机转差率图像进行动态仿真，两次仿真均在系统

9、运行2s后，在母线3处，施加三相短路故障，运行0．2s后，切除故障。仿真时，将查看通道分别设置为发电机的转差