永磁同步风电机组的建模与仿真分析.pdfVIP

第 32 卷 　第 5 期 Vol . 32 　No . 5 2008 年 10 月 20 日 Oct . 20 , 2008 直驱永磁同步风电机组的建模与仿真分析 金一丁 , 宋 　强 , 刘文华 (清华大学电机系柔性输配电系统研究所 , 北京市 100084) 摘要 : 根据风力机运行特性及最大风能跟踪原理 ,基于 P SCAD/ EM TDC 设计了一套由永磁式同 ( ) 步电机与 A CDCA C 脉宽调制 PWM 变流器组成的风电机组软件仿真平台。文中建立了机组各 部分模型 ,并介绍了具体功能的实现 。整流侧控制定子 q 轴电流调节电磁转矩 ,实现最大风能跟 踪 ;逆变侧实现了对有功 、无功的独立控制 。通过仿真风电机组在电网低压及不平衡故障下的工作 特性 ,给出了电网异常状况下机组持续运行能力对变流器装置的要求 。仿真结果表明 ,该风电机组 不但可以优化风能吸收特性 ,而且具有良好的低电压穿越特性 ,在电网不平衡故障下可保持运行 , 并在故障消除后迅速返回正常工作状态 。 关键词 : 风电机组 ; 直驱式永磁同步发电机组 ; 仿真平台; 最大风能跟踪 ; 低电压穿越技术 ; 不平 衡故障 中图分类号 : TM3 15 0 　引言 用 ,具备一定的低电压穿越能力 ,并在电网故障中具 有 一 定 的 持 续 运 行 能 力 。低 电压 穿 越 技 术 风电作为 目前为止技术最成熟 、效率最高的可 [ 1] (L V R T ———low volt age ridet hrough t echnolo gy ) 再生能源 ,是中国发展最快的新能源之一 。变速 指电网电压下降时 ,机组不脱离电网而持续运行 ,并 风力发电机组在低风速时可以根据风速变化保持最 可对电网提供一定的无功支持能力 。它被认为是对 佳转速 , 以获取最大风能 ;在高风速时利用转子的惯 风电机组设计制造技术的最大挑战[ 5 ] 。 性 ,储存或释放部分能量 ,使功率输出平稳 , 已成为 本文建立了直驱式永磁同步发电机组软件仿真 大型风场的主流机型 。在各类变速风电机组[23 ] 中 , 平台 ,分别针对获取最大风能与风能可靠并网这 应用范围最广的是双馈式异步发电机组及直驱式永 2 个 目标给出了机组功能的实现 ,并对机组实现的 磁同步发电机组 。相对于双馈电机 1 500 r/ min 的 功能进行仿真 ,模拟了几种典型系统故障 ,讨论了风 额定转速 , 低速永磁 同步 电机 的多级对数使其在 电机组低电压穿越特性对变流器装置的要求 。 10 r/ min～25 r/ min 的低速下运行 ,在几十米高空 没有高速旋转部件 ,又省去了齿轮箱等高频度故障 1 　仿真平台建模 元件 ,可靠性大大增加 ,因而成为风力发电的重要研 直驱式风力发电机组软件仿真平台如图 1 所 究方向与热点 。