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《风力发电机组监测与控制》课程设计说明书-基于PSCAD的永磁直驱风力发电机的仿真研究.doc
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2022-06-28
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45页
随着风电场规模的不断扩大,学者对风电机组的建模进行了大量的工作,也取得了初步成果,但是随着风电研究的不断深入,对风电机组模型的准确性和可靠性要求越来越高。PSCAD是一款在全球广受欢迎的电力系统电磁暂态仿真软件,其接口较方便,元件模型精确,建立的模型准确性和可靠性会更有保证。目前,直驱式永磁同步风力发电机组是我国广泛应用的机组类型之一,较双馈式风电机组,直驱式风电机组具有更能适应低风速、运行效率高、后续维护成本低等优点,其所占比重越来越高。因此,本文针对直驱式永磁同步风力发电机组,在PSCAD上建立了其详细模型,并进行了仿真研究。 首先,在PSCAD上建立了直驱式永磁同步风力发电机组的详细模型,所建桨距角控制、最大功率跟踪控制等模型符合实际情况。 然后,仿真研究了风机在全风速下的运行特性,结果表明风机在各风速区段运行准确;分别仿真研究了风机在风速扰动、电网故障下的响应特性,所得结果符合理论预期。以上仿真结果表明,所建的直驱式永磁同步风力发电机组模型准确。
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风力发电机组监测与控制
课程设计说明书
基于 PSCAD 的永磁直驱风力
发电机的仿真研究
目 录
摘要
软件简介
样例说明
样例功能与工作原理分析
样例仿真模型的建立过程
样例仿真结果分析
永磁风力发电机仿真模型的建立
永磁风力发电机工作原理分析
永磁风力发电机仿真模型的建立
永磁风力发电机仿真结果分析
仿真过程中遇到的问题及解决的方法
仿真过程中遇到的问题
解决的方法
心得体会
参考文献
附录
附录 : 样例原理图
附录 : 样例仿真电路图
附录 :永磁风力发电机原理图
附录 :永磁风力发电机仿真电路图
1 摘要
随着风电场规模的不断扩大,学者对风电机组的建模进行了大量的工作,也取得
了初步成果,但是随着风电研究的不断深入,对风电机组模型的准确性和可靠性要求
越来越高。 是一款在全球广受欢迎的电力系统电磁暂态仿真软件,其接口较
方便,元件模型精确,建立的模型准确性和可靠性会更有保证。目前,直驱式永磁同
步风力发电机组是我国广泛应用的机组类型之一,较双馈式风电机组,直驱式风电机
组具有更能适应低风速、运行效率高、后续维护成本低等优点,其所占比重越来越高。
因此,本文针对直驱式永磁同步风力发电机组,在 上建立了其详细模型,并
进行了仿真研究。
首先,在 上建立了直驱式永磁同步风力发电机组的详细模型,所建桨距
角控制、最大功率跟踪控制等模型符合实际情况。
然后,仿真研究了风机在全风速下的运行特性,结果表明风机在各风速区段运行
准确;分别仿真研究了风机在风速扰动、电网故障下的响应特性,所得结果符合理论
预期。以上仿真结果表明,所建的直驱式永磁同步风力发电机组模型准确。
关键词:永磁同步风力发电机组
2 PSCAD 软件简介
(全称 !" #$$#%&)是世界上广泛使用
的 电 磁 暂 态 仿 真 软 件 , 是 其 仿 真 计 算 核 心 , 为
(' %&# &#&#&'"$#&% )提供图形操作界面。最早版本的
由加拿大 &&#($) $ 博士于 * 年在曼尼托巴水电局开发完成。
最初的 代码由丹尼斯伍德福德在 * 年开始编写。编写这个程序的原因
是因为当时现存的研究工具不能够满足曼尼托巴电力局对尼尔逊河高压直流工程进行
强有力和灵活的研究的要求。自此之后程序被不断开发,至今已被广泛地应用在电力
系统许多类型的模 拟研究,其中包括交流研究,雷 电过电压和电力电 子学研究 。
开始时在大型计算机上使用。然后在 * 年被移植到 +&#, 系统和以后的
(#&$ 系统上。
采用时域分析求解完整的电力系统及微分方程-包括电磁和
机电两个系统.,结果不仅非常精确。更值得一提的是它允许用户在一个完备的图形环
境下灵活地建立电路模型,进行仿真分析,用户在仿真的同时,可以改变控制参数,
从而直观地看到各种测量结果和参数曲线,极大地方便用户提高仿真的乐趣和效率
里面提供丰富的元件库,从简单的无源元件到复杂的控制模块,以致电机、
/ 装置、电缆线路等模型都有涵盖。如果这些还不够你用的话, 允许用户
自定义的方式全新定义一个模块;新模块可以由元件库里提供的模块组合形成,当然
你干脆用 /01123 写一个,也没问题,但前提是可以正确运行。其自带的范例对于
初学者来说,也是非常有用的,包括了各种典型的研究对象,初学者可以从这些典型
模型上修改开始,直至发展成为自己想要的研究对象。
仿真平台的元件模型库众多且精确,常见的有以下几种:
()网络元件:集中参数的和随时间变化的 14 元件;电压、电流源;三相或
单相变压器;三相同步电动机;断路器、继电器等;
()控制模块:2 控制器;积分器;双输入比较器;指数、对数函数;限制、比
率限制函数;实极点、延迟函数等;
()测量仪器:单相电压、电流表;有功、无功功率表;相角测量表;快速傅里
叶变换;谐波失真分析等;
3 PSCAD 样例说明
样例功能与工作原理分析
5(#5 !& )是一种静止无功补偿器。静止无功补偿器是由晶闸
管所控制投切电抗器和电容器组成,由于晶闸管对于控制信号反应极为迅速,而且通
断次数也可以不受限制。当电压变化时静止补偿器能快速、平滑地调节,以满足动态
无功补偿的需要,同时还能做到分相补偿;对于三相不平衡负荷及冲击负荷有较强的
适应性;但由于晶闸管控制对电抗器的投切过程中会产生高次谐波,为此需加装专门
的滤波器。
目前,中国电网的建设和运行中长期存在的一个问题是无功补偿容量不足和配备
不合理,特别是可调节的无功容量不足,快速响应的无功调节设备更少。近年来,随
着大功率非线性负荷的不断增加,电网的无功冲击和谐波污染呈不断上升的趋势,无
功调节手段的缺乏使得母线电压随运行方式的改变而变化很大。导致电网的线损增加,
电压合格率降低。此外,随着电网的发展,系统稳定性的问题也愈加重要。动态无功
补偿技术是一种提高电压稳定性的经济、有效的措施。另外,静态无功补偿技术在风
电场、冶金、电气化铁路,煤炭等工业领域的客观需求也很大。在目前情况下,静止
型动态无功补偿装置(5)对于解决各种负载所产生的无功冲击是很有效的。使电
网电压波动明显改善,功率因数明显提高,是一种技术含量高、经济效益显著的新型
节能装置。
交流系统又称站用电系统。是保证变电站安全可靠地输送电能的一个必不可少的
环节。站用电主要为了变电站内的一、二次设备提供电源。
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资源评论
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