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毕业论文中期报告 辨识风电机组模型参数所基于的受扰轨线 电气（?）班 姓名 20 年 月 日 第一章 绪论 1.1研究背景 为了缓解日益严重的能源危机和环境污染问题，各国政府鼓励开发和利用可再生能源。我国于2006年1月1日颁布实施的《中华人民共和国可再生能源法》指出，国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高科技产业发展的优先领域，并纳入国家科技发展规划和高科技产业发展规划。从环境保护和可再生能源利用的角度考虑，希望尽量扩大可再生能源发电的规模。然而，可再生能源具有随机性、不可控性、和多样性的特点，对电网的电能质量及安全稳定构成了严重的威胁，同时也给电网的研究带来巨大的挑战。大规模可再生能源的接入会引起电网各子系统间交换功率的快速变化。在系统故障条件下，可再生能源发电不能与传统的电源一样参与系统的调节。在系统解列情况下，有时甚至会使系统的运行状况恶化，进而导致大面积的停电事故。2006年11月4日发生的欧盟大停电，其重要原因就是对此认识不足、准备不足。 可再生能源主要包括风能、太阳能、潮汐能、及波浪能等。其中风能具有较高的能量转化效率，比较容易转化为电能，是可再生能源中最优发展潜力的能源形式，也是目前发展最快的可再生能源。全世界范围内已经投入运行的风力发电机组的总容量已经超过40GW。在我国，随着可再生能源法的颁布实施，可再生能源将会进入一个快速发展的时期。风力发电机经过30多年的发展，技术已经较为成熟，已有大量的风力发电场投入了商业运营。风力发电机（WTG）的主要类型有鼠笼异步发电机（） 越来越多的风力发电机组接入电网，会对电力系统的安全稳定运行产生重大影响。要研究大规模风电接入对电网的具体影响及解决措施，就必须要有准确的风力发电机及风电场模型和参数。 1.2研究现状 目前的研究成果主要是从理论上做定性分析，此类研究中模型的正确性是首要的，而对参数的准确性要求不高，只要取值合理即可，一般情况下使用的都是各类仿真软件中预先设置的数值。 1.3 主要研究内容 在电力系统参数辨识时，应选择易于测量、最能反映系统动态的测量量。现有的PMU装置可测量电压、电流、功率等受扰轨线。本研究通过仿真分析应选择某些测量量，使得在风电系统参数辨识时得到的参数客观性强，并且用这些测量量比较精确的辨识了DFIG的电气参数，这有助于实际DFIG风力发电机获得准确参数。 主要步骤：（1）首先分别改变风力发电机DFIG机械参数与电气参数，得到相应的电气输出量轨迹灵敏度；（2）根据参数灵敏度的相位关系确定电气参数的可辨识性，根据参数灵敏度的幅值大小确定参数辨识的难易程度，由此可以确定重点参数；（3）建立衡量系统建模的误差指标，采用粒子群优化算法优化重点参数，使误差指标达到最小，从而辨识重点参数。 第二章 基于双馈感应式发电机的风力发电系统模型 基于双馈感应式发电机的风力发电系统主要由双馈发电机和风机系统两部分组成，而双馈发电机由发电机和反馈到转子上的“背靠背”变化器组成，如图2.1，本节将介绍这几个部分的模型。 图2.1 基于双馈感应发电机的风力发电系统 2.1 双馈发电机模型 双馈感应式发电机本质上还是异步发电机，与异步发电机模型类似，由于发电机定子的时间常数比较小，所以在电力系统机电暂态的分析和计算中通常忽略发电机定子的暂态过程。定子采取轴同步速坐标，并取电流流出为正。 转子动态如下： （2-1） 其定子电压方程为： （2-2） 2.2风机动态模型 风机主要由叶片、变速箱等设备组成。这些设备及发电机转子都串联在风力发电系统的传动轴上，所以风机的动态可以用风电系统传动轴的动态模型来描述。考虑叶片和轮毂的非刚性、齿轮箱与联轴器和发电机的柔性连接等特点，风轮机的动态可以3阶动态模型来描述： (2-3) 其中，， ，， ， 。 式（2-3）中，、分别为风力机和发电机惯性时间常数；为风机折算到变速箱高速侧的转速；为风机大轴的强度系数；为低速轴相对于高速轴的扭转角；、分别为风力机和发电机转矩； 为发电机定子的输出功率；为空气的密度；为风机叶片的长度；为风速；为叶片尖速率比，且； 为叶片的设计常数；为风能利用系数，风力发电系统可以通过调整转速，使达到最大，从而获取最大的功率；为风机叶片的浆距角。 2.3“背靠背”变换器模型 “背靠背”变换器的结构如图2如所示，变换器两端有功功率平衡，根据图中所示的电流正方向，可得如下模型： （2-4） 其中和分别为“背靠背”变化器网络侧变换器电流在d轴和q轴上的分量；为并联电容