六相電勵磁同步風(fēng)電機組的簡化動態(tài)模型及小擾動穩(wěn)定分析.pdf

1、六相電勵磁同步風(fēng)力發(fā)電機組（Six-PhaseElectricallyExcitationSynchronousWindGenerator，SP-EESWG）采用六相電勵磁同步電機作為發(fā)電機，是一種特殊的變速恒頻風(fēng)電機組。SP-EESWG具有機組成本低、發(fā)電效率高、可靠性高、轉(zhuǎn)矩脈動小等優(yōu)點，在重慶武隆、山東棲霞和內(nèi)蒙通遼的風(fēng)電場中均有運用。然而與同屬變速恒頻類風(fēng)機的雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機組（Double-FedInductionGener

2、ator,DFIG）和直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機組（Direct-DrivePermanentMagnetSynchronousGenerators,D-PMSG）相比，有關(guān)SP-EESWG的研究還十分有限，在機組建模及動態(tài)特性分析方面都有較大差距。
　　本文以SP-EESWG為研究對象，圍繞風(fēng)電機組的動態(tài)模型、潮流計算以及小擾動穩(wěn)定性展開研究，主要工作有：
　?、偬岢隽薙P-EESWG的簡化動態(tài)模型和穩(wěn)態(tài)模型。
　　以S

3、P-EESWG中風(fēng)力機、傳動系統(tǒng)、六相電勵磁同步發(fā)電機以及整流-逆變環(huán)節(jié)等各個組成部分的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，忽略整流-逆變環(huán)節(jié)的開關(guān)動態(tài)過程和諧波影響，考慮逆變器與電網(wǎng)的接口模型，通過選取適當?shù)幕迪到y(tǒng)，以及對不可控整流橋“有功-無功”穩(wěn)態(tài)運行特性的擬合，建立了SP-EESWG的簡化動態(tài)模型。在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了SP-EESWG的穩(wěn)態(tài)模型，解決了動態(tài)模型的初值計算問題。以單機無窮大系統(tǒng)為仿真算例，考慮風(fēng)速的階躍變化和隨機變化兩種情況，通過對比

4、分析算例系統(tǒng)的Simulink模型和所提簡化動態(tài)模型的動態(tài)響應(yīng)，驗證了所提模型的正確性。
　　在SP-EESWG穩(wěn)態(tài)模型的基礎(chǔ)上，研究了含SP-EESWG電網(wǎng)的潮流計算問題。以單機無窮大系統(tǒng)和IEEE-14節(jié)點系統(tǒng)兩個算例驗證了所提穩(wěn)態(tài)模型的正確性和有效性，并對現(xiàn)有文獻廣泛采用的風(fēng)電機組簡化模型（包括一階模型、二階模型、三階模型和指數(shù)模型）對SP-EESWG潮流計算的適應(yīng)性進行了仿真分析。結(jié)果表明，不同風(fēng)速情況下，風(fēng)電機組簡化模型

5、與本文模型的計算結(jié)果均有不同程度的誤差；其中，一階模型和二階模型的誤差最大，不宜用于SP-EESWG的穩(wěn)態(tài)特性分析；當風(fēng)速處于額定風(fēng)速附近時，三階簡化模型和指數(shù)模型的誤差較小。
　?、诮⒘薙P-EESWG的小擾動模型，分析了相關(guān)參數(shù)對SP-EESWG小擾動穩(wěn)定性的影響。
　　目前，尚未見SP-EESWG穩(wěn)定性的研究。本文通過對所提SP-EESWG簡化動態(tài)模型進行線性化處理，建立了SP-EESWG的小擾動模型。在此基礎(chǔ)上，基