永磁直驱同步风电场多机动态等值建模.doc



永磁直驱同步风电场多机动态等值建模#
蒙晓航，叶林**
（中国农业大学信息与电气工程学院，北京100083）
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摘要：本文建立出了一种适用于永磁直驱同步电机风电场的多机动态等值模型。该模型在同
调等值法的基础上，选择能综合反映风电机组运行状态的变量矩阵作为分群指标，通过模糊
聚类算法对数据矩阵进行处理，将具有相近运行点的风机划分到一个机群，用一台风电机组
并联一个电流源组成等值机组表征同一机群，从而得到由多个等值机构成的风电场多机动态
等值模型。最后，在电力系统电磁暂态ATP/EMTP软件平台上进行了实例仿真，结果表明
了该模型的有效性。
关键词：永磁同步电机；动态等值；风电场；模糊聚类；多机表征
中图分类号：TM743

Researchonmulti-machinedynamicequivalentmodelof
directdrivepermanentmagnetsyschronousgeneratorswind
farms
MENGXiaohang,YELin
(ChinaAgriculcturalUniversity,Beijing100083)
Abstract:Amulti-machinedynamicequivalentmodelofdirectdrivepermanentmagnet
synchronousgenerators(D-PMSG)windfarmmodelispresented.Basedontheideaofcoherency
method,thevariablesofmatrixthatcancomprehensivelyreflectthewindgenerators’operation
stateareadoptedasclusterclassificationindex.Then,thewindturbineswithsimilaroperating
pointaredividedintoagroupbyprocessingthematrixwithfuzzyclusteringalgorithm.Thewind
generatorsinthesamegrouparerepresentedasanequivalentwindturbinethattaketheformofa
windgeneratorparalleledbyacurrentsource,therefore,thewindfarmmodelrepresentedbymulti
equivalentwindturbinesisrealized.TheequivalentmodelofaPMSGwindfarmconsistsofnine
generatorsissimulatedbyATP/EMTPandthesimulationresultsshowthatthepresentedmodelis
effective.
Keywords:permanentmagnetsynchronousgenerators(PMSG);dynamicequivalence;windfarm;
fuzzycluster;multi-machinepresentation

0引言
2010年全球风电累计装机容量达到199.5GW，亚洲成为重要的新兴市场，而我国除台
湾省外其他地区共新增风电装机18.93GW，保持全球新增装机容量第一的排名。累计风电
装机容量44.73GW，超过美国跃居世界第一位[1]。随着风电产业的发展，风电场的数量和规
模都与日俱增，将对电网产生较大的影响，电力部门迫切的需要对风电场的动态特性进行系
统的研究。在运行调度中，风电并网对电力系统的影响多从“场”的角度进行分析，即多台
“单机”集聚后对电网的综合效应。所以如何对风电场合理的建模，是所有进行风电场相关
问题研究的基础，也一直是众多国内外学者的研究热点[2,3]。
目前，有关风力发电机组单机模型的研究已经开展得较为广泛，并取得了诸多收获[4]。
然而，由于风电场内风机数量成百上千，不可能对每台风电机组都进行详细建模，风电场的

基金项目：教育部高等学校博士点学科专项科研基金(博导类)项目(20110008110042)；国家自然科学基金项
目(51077126，51174290)
作者简介：蒙晓航，（1987-），男，硕士研究生，主要研究方向：电力系统运行与控制，新能源发电技术。
通信联系人：叶林，（1968-），男，教授，博士生导师，德国洪堡学者，主要研究方向：电力系统自动化、
新能源发电与超导电力应用。E