基于pscad的双馈风力发电系统的建模与仿真.docx

风力发电机组监测与控制课程设计说明书基于PSCAD的双馈风力发电系统的建模与仿真专业新能源科学与工程学生姓名李坤班级能源111学号1110604120指导教师张兰红完成日期2015年1月10日摘要电力是国家的支柱能源和工业经济命脉经济的飞速发展而导致用电量的急剧增加和国内各大型电厂的建设投产将出现大规模的联合供电系统这样的供电系统的建立将带来巨大的经济和社会效益但是如何保证系统安全、稳定、经济的运行以及保障供电质量是摆在电力科技人员面前的一个重大而迫切的问题。本论文首先介绍了STATCOM具体的工作原理对STATCOM的电路结构及其无功补偿的原理进行了分析。然后通过数学推导建立了STATCOM在abc坐标系以及dq0坐标系下的数学模型并叙述了本文所采用的常规矢量控制策略的具体控制方法。分析了双馈型风电场接入输电系统后的暂态特性以及对电力系统暂态稳定性的影响。基于PSCAD仿真平台建立了风力机模型和双馈型发电机组的动态数学模型在换流器建模方面转子侧换流器的矢量控制实现了有功功率和无功功率的解耦控制网络侧换流器的矢量控制实现了直流母线电压保持恒定以及调节输入系统的无功功率。关键词:风电场；双馈型发电机；暂态稳定；目录目录11引言22PSCAD软件简介33PSCAD样例说明43.1STATCOM功能与工作原理分析43.2STATCOM仿真模型的建立过程83.3STATCOM仿真结果分析124.1双馈风力发电机工作原理与控制方法144.1.1定子磁链定向矢量控制194.1.2定子磁链观测234.2双馈风力发电机仿真模型的建立244.3双馈风力发电机仿真结果分析295仿真过程中遇到的问题及解决的方法336结论357参考文献36附录37附录1：STATCOM原理图37附录2：STATCOM仿真电路图37附录3：双馈风力发电机原理图38附录4：双馈风力发电机仿真电路图381引言电力是国家的支柱能源和工业经济命脉经济的飞速发展而导致用电量的急剧增加和国内各大型电厂的建设投产将出现大规模的联合供电系统这样的供电系统的建立将带来巨大的经济和社会效益但是如何保证系统安全、稳定、经济的运行以及保障供电质量是摆在电力科技人员面前的一个重大而迫切的问题。由于配电网结构、运行变化等原因我国配电网损耗、电压合格率等技术指标与发达国家相比有很大差距由于电压不合格等原因造成用户电器烧毁的现象仍然存在而网损过高使得生产的宝贵电能白白浪费而且影响电力企业的经济效益。在人们日常生活以及工业生产中感性负载所占据的比例增大无功功率问题逐渐成为电力系统和电力用户都十分关注的问题也是近年来各方面关注的热点之一功率因数也是衡量电能质量三大指标之一功率因数也是衡量电能质量三大指标之一。容性负载包括计算机、开关电源、电视、输电线路等虽然所占比例不大但是对电力系统的影响也不容忽视。输电线路的电感性无功功率小由于电容效应输电线路产生的的容性充电功率大于输电线路吸收的电感性无功功率必须满足电力系统无功平衡的需要维持电力系统的电压水平否则电力系统电压过高将无法保证安全运行。2PSCAD软件简介PSCAD/EMTDC是当前国际上普遍流行的一种电磁暂态分析软件包它主要用来研究电力系统的暂态过程。该软件包也能适用于一般电气电子线路以及可等价地用电路来描述系统的仿真分析。该软件具有大规模的计算容量、完整而准确的元件模型库、稳定高效的计算内核、友好的界面和良好的开放性等特点。特别是良好的图形用户界面使得用户可通过图形添加的方式来解决一些复杂的电路功能相对于基于数学模型的Matlab仿真软件而言更易于被人们接受。PSCAD/EMTDC包括了电路、电力电子、电机等电气工程学科中常用的元件模型这些元件模型主要分布在以下元件库中：（1）无源元件库(PassiveElements)：集中参数电阻R、电感L、电容C;随时间变化的电阻R、电感L、电容C等；（2）电源模块库(SourcesModels)：各种电压源、电流源和多相谐波源等（3）变压器模块库(TransformerModels)：各种单相、三相变压器；（4）电机模块库(Machines)：电动机、发电机等；（5）测量仪器库(Meters)：单相电压表、电流表、三相电压表(RMS)、瞬时有功功率/无功功率表、频率表及相位(差)表;（6）输入、输出模块库(I/ODevices)：输入的两状态开关输出示波器等；（7）高压直流输电和柔性交流传输模块(HVDC＆FACTS)：包括二极管、晶闸管、GTO、IGBT及单相桥、三相桥等（8）控制系统模型库(ControlSystemModelingFunctions)：包含91种交/直流控制、数字/模拟控制模