双馈异步风力发电机并网方式研究与仿真分析

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1、第36卷第1期四川电力技术Vo1．36。No．12013年2月SichuanElectricPowerTechnologyFeb．。2013双馈异步风力发电机的并网方式研究及仿真分析郭大伟，王维庆。张新燕(新疆大学电气工程学院，新疆乌鲁木齐830047)摘要：分析并推导了双馈风力发电机的数学模型，对常见的并网方式做了分析和比较。基于PSCAD／EMTDC仿真平台搭建了DFIG的软并网方式模型，仿真了电机故障及风速变化时电机及电网侧所产生的冲击电流的大小。验证了软并网方式能够很好地抑制并网运行时冲击电流对大

2、电网的影响。关键词：双馈发电机；PSCAD仿真；软并网；冲击电流Abstract：Themathematicalmodelofdoubly—fedinductiongenerator(DFIG)isanalyzedandderived．Thecommondin—tegrationmethodsarealsoanalyzedandcompared．Thesoftgrid—connectionmodelofDFIGisestablishedinthePSCAD／EMTDCenvironment．Theimpu

3、lsecurrentgeneratedatthegeneratorsideandthedsideissimulatedwhenthereisgenera-torfaultandthechangeofwindvelocity，whichprovesthattheproposedmodecanwellsuppresstheimpactofimpulsecurentonthebigsridwhenDFIGisconnectedtothebiggrid．Keywords：doubly—fedinductionge

4、nerator(DFIG)；PSCADsimulation；softgrid—connection；impulsecurrent中图分类号：TM714文献标志码：A文章编号：1003—6954(2013)01—0007一O5u村=sin(tO肼t+6)(1)0引言风能作为一种安全、清洁、丰富的可持续能源，已受到了广泛的重视和开发，目前世界装机总量已I拥发L经超过25GW。双馈风力发电机(doubly—fedin—圈1发电机并网示意图及相量分析ductiongenerator，DFIG)的定子直接与电网连接

5、，并s=Ussin(tOst+s)(2)通过交一直一交转子励磁变频器控制转子电流的频发电机与电网之间的电压差“为率、相位、幅值来间接调节定子侧的输出功率，实现d=M一Us(3)发电机的有功和无功功率解耦控制，改善功率因数，合闸的理想条件是系统动态性能良好。1)两电压幅值相等，即=；在PSCAD／EMTDC环境下建立了DFIG及相应2)两电压角频率相等，即tO肘=∞；的控制系统仿真模型，并模拟仿真了DFIG的软并网过程，对软并网仿真结果进行了分析和研究。3)合闸瞬间的相角差为零，即6=0。。1．2常见并网方

6、式1发电机的并网方式1．2．1直接并网当发电机的幅频相值跟大电网相等时，即可通1．1并网的理论条件过开关或断路器直接跟主配网连接。这种并网方式发电机并网时，为减小冲击电流及机械摩擦，一投资省，结构最简单，但是灵活性不足，可靠性较差。般要求发电机端电压的相序、幅值、频率、相位角要在并网瞬间就可能存在三相短路现象，供电系统将与电网连接端的值相等口]。并网时其电压相量分受到6—8倍的发电机额定电流的冲击，系统电压瞬析如图1所示。时严重下降。因此这种并网方法只适用于发电机容并网前断路器两端发电机侧和电网侧的电压分

7、量在百千瓦级以下而电网容量较大的情况。别为]1．2．2降压并网基金项目：国家自然科学基金资助项目(51010105064，2011211A016，BS100122)这种并网方法是在异步发电机与电网之间串接·7-第36卷第1期四川电力技术Vo1．36，No．12013年2月SichuanElectricPowerTechnologyFeb．，2013电阻或电抗器或者接人自耦变压器，以达到降低并的并网方式搭建DFIG并网的模型。根据DFIG定网合闸瞬间冲击电流幅值及电网电压下降的幅度。转子的控制特性，整个系统

8、采用电流闭环矢量控制。因为电阻、电抗器等元件要消耗功率，在发电机并入由检测到的电网三相电压，经变换得到定子磁链的电网以后，进入稳定运行状态时，必须将其切除，这相角，和转子电流一起经坐标变换和PWM调制产种并网方法适用于百千瓦级以上、容量较大的机组，生驱动信号。DFIG的数学模型及控制模块分别叙显而易见这种并网方式经济性比较差。中国引进的述如下。200kW异步发电机组，就是采用这种并网方式，并2．1双馈异步电机的数学模型网时发电