1、PSCAD 電力系統(tǒng)仿真從風(fēng)機(jī)到風(fēng)電場建模目錄A部分：引言1介紹2.P SCAD部件3仿真建模結(jié)構(gòu)4仿真執(zhí)行B部分：建模5從風(fēng)到同步發(fā)電機(jī) 5.1風(fēng)源5.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組件53風(fēng)力發(fā)電機(jī)的調(diào)速器組件 54同步發(fā)電機(jī)55渦輪發(fā)電機(jī)連接：在額定負(fù)載下的模擬6. AC/DC/AC:電源和頻率轉(zhuǎn)換 6二極管整流器6.2過電壓保護(hù)6.3 DC母線6.4 6-脈沖晶閘管逆變器 6.5與電網(wǎng)的連接7. 配電網(wǎng)7.1定義網(wǎng)絡(luò)7.2潮流仿真C部分：仿真8. 恒風(fēng)速研究8.1架構(gòu)完整模型8.2恒風(fēng)研究9. 故障分析9.1默認(rèn)在節(jié)點(diǎn)39.2默認(rèn)在節(jié)點(diǎn) 29.3結(jié)論10. 變風(fēng)速研究 10.1動態(tài)變槳控制10.2被動變

2、槳控制仿真10.3比較被動和動態(tài)的槳距控制 11. 風(fēng)電場11.1從一個單一風(fēng)力發(fā)電機(jī)到風(fēng)電場.11.2 PWM調(diào)節(jié)驅(qū)動器D部分：附錄12. 參考文獻(xiàn)- 2 -2 - 2 - 3 - -3 - -4 - .-4 - -5 - - 6 - 9 -13 -16 -18 -19 - -20 - -21 -25 -30 -32 -32 -35 -37 -.-37 - - 37 -38 -39 -40 -42 -44 -45 -45 -48 -49 -51 - - 51 -54 -65 -65 -A部分：引言1. 介紹近年來，風(fēng)力發(fā)電站，率質(zhì)量優(yōu)勢， 階段，這是本技術(shù)的紙張的情況下研究了一個永磁發(fā)電機(jī)。

3、本教程的目的是使用戶熟悉 P SCAD軟件，通過一個完整的例子。大的工具，為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的仿真。B部分描述了一步一步的建設(shè)周期為一個風(fēng)力發(fā)電機(jī)的整個發(fā)電。 連接到彼此。中級驗(yàn)證模型。在C部分，不同功率的發(fā)電調(diào)節(jié)方式模擬和分析，對電網(wǎng)的故障情況進(jìn)行了研究。最后,整個風(fēng)電場的模型。風(fēng)力發(fā)電已引起特別的興趣，許多風(fēng)力發(fā)電站在世界各地的服務(wù)。感應(yīng)電機(jī)在通常用作發(fā)電機(jī)，但新的永磁發(fā)電機(jī)的發(fā)展，改進(jìn)的AC-DC-AC轉(zhuǎn)換和輸出功使其他的解決方案成為可能。最近的一個解決方案是使用具有可變速度和轉(zhuǎn)換P SCAD中包含功能強(qiáng)所有組件的尺寸，并2. PSCAD 部件在PSCAD完整的風(fēng)力發(fā)電機(jī)周期的組成如下: 風(fēng)

4、源組件：ES 0Wind SourceMean 、 Gut A /Vw一 A/?機(jī)械發(fā)電機(jī)組，以組件"wind turbine ”為代表。Wind urbineMOD 2 IpeTmrwhP?調(diào)節(jié)調(diào)速器發(fā)電的輸出功率。這項(xiàng)規(guī)定可以是被動的（被動變槳控制）或動態(tài)（動態(tài)俯仰 控制）。所不同的是與否葉片轉(zhuǎn)圍繞它們的縱向軸線。這兩種類型的調(diào)節(jié)，可以由組件“Windturbine gover nor ” 仿真。BetaWmWind turbineGovernorMOD 2 T/pe?其他組件均為標(biāo)準(zhǔn)的：synchronous machine同步電機(jī)，transformer變壓器，rectifi

5、er整流器，inverter逆變器,Control System 控制系統(tǒng),Modelling Functions (CSMF) 模擬功能，. 所有這些組件將在B部分作詳細(xì)介紹3. 仿真建模結(jié)構(gòu)B部分包括：?風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的理論研究?根據(jù)中間仿真結(jié)果對每個 PSCAD組件的選型，以使其結(jié)果與理論比較，并驗(yàn)證模型。本文選擇定義連接到一個 100對極的永磁同步發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。然后執(zhí)行通過一個 完整的AC / DC / AC轉(zhuǎn)換器和一個升壓變壓器連接到電網(wǎng)。這一戰(zhàn)略的主要優(yōu)點(diǎn)是，允許拆 下風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的齒輪箱。當(dāng)然，不同的技術(shù)都可以在 PSCAD中完全仿真。o In duct ion gen er

6、ator direct conn ecti on感應(yīng)發(fā)電機(jī)直接連接o Doubly Fed In duction Gen erator雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)本模型中的一些算例可以通過要求 CEDRAT或您當(dāng)?shù)氐腜SCAD分銷商獲得。 在本文檔中，可以總結(jié)為如下圖的整體序列：Wind turbine(-p.itSvnrlimrKHisgPIWT川門)(I lurriii i injilihPT1 hvrishiTirivrncrpit workt nnisfi*rin('r*4. 仿真執(zhí)行在C部分，在全球的序列是通過連接的所有組件B部分的仿真結(jié)果進(jìn)行了分析，如下:?電源產(chǎn)生一個恒定的平均風(fēng)速(1

7、3米/秒)?電源與可變風(fēng)速和被動變槳控制?產(chǎn)生的功率與變速和變槳控制動態(tài)?之間的差異變槳距控制的兩種類型的?該風(fēng)力發(fā)電機(jī)在網(wǎng)絡(luò)上的分銷網(wǎng)絡(luò)在故障情況下的影響?風(fēng)電場模型和影響的風(fēng)力發(fā)電場的連接上傳輸網(wǎng)絡(luò)5. 從風(fēng)到同步發(fā)電機(jī)在第一部分（5.1至5.5）中，將以下組分將描述和尺寸:? Wind Source component? Wind Turbine component? Wind Governor? Synchronous Generator然后，進(jìn)行仿真從而檢查wind模型。首先創(chuàng)建一個新的 P SCAD項(xiàng)目：Turbi ne_ge nerator. psc在項(xiàng)目設(shè)置，使單位轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（可

8、在PSCAD4.2）以便使用與PSCAD默認(rèn)單位不同的單位:fEiTZ?朗懸腳礎(chǔ)珂卅燙存E川:呵EJ Nk fit 衛(wèi)1“ .J泊 3人hf；i資3電髦匕創(chuàng)迺亀I帖欣 創(chuàng)紳I - O ?',理回岳 卿卜可鑫關(guān)® 砂遍®|2S0i）jj莓|小”Q mantel |Maslsr Libiarl 貝 Turb«GeneiatDi-SigP Siorw£四股眩 must be Glared bo be viewed wrh toolts, however 比印 iBuii七 addtonal procasang md merrarp.P 融唱匹!1回怛j

9、 Man廿吐也®j-JignEfl FlowCcrird? gRak 希邨 IIqw kom a scuce comectEn bo e atik conncciliDn. This How can be aUtached bo wies.廠 Connpulie and djplflp flw* pdhwflp* m conirrf ftirfls.-SuseBuses repiKwit a spec冋 efechic岀 nods in the rtetkvcxk. These oplions dlokv kx specific handing at campJe (me.廠 bea

10、l mUtflIe buses w*h malcbinQ names di the tync bus.UniSysiemUnits specified in pcMrndcr fields cn be turned and compffcd 曲由 Iffgei unih Io poduce corrvesion f«iof.unit ccnvertiQn arid appip tQ par$metei二| 丨上|電 Pr.,. I備 . IjlLL. I色F4轉(zhuǎn) I*； Circui:廠MmoTtfiT 'Master Lbrwt'L沖 TltBw亠。州的flfcr

11、"OK.Annuls5.1風(fēng)源vVirToSourMESVwWfrsn 、Gust -R 審 mp JwI /ODefinitioDIDescriptionESInputEkt亡valueAn exieiual value creaRd by thecan be added to thtf valueinternally eeoeiated.OutputWind Speed (m i)Wind eed in ni s.帀如r /；刑玖"T OUTi Tf（J）wfitrfn-該組件可以在文件夾"Master Library/Machines ”中找到。該風(fēng)源組件會

12、模擬風(fēng)的每一個條件：?mea n wind sp eed 平均風(fēng)速? periodic gust with a sinus form 以sinus 形式的定期陣風(fēng)? ramp斜坡? noise噪音? damper for all the p reced ing con diti ons 前面的所有條件阻尼器對于風(fēng)力發(fā)電機(jī)wind turbine,以下三個風(fēng)的特性是很重要的：?平均風(fēng)速：發(fā)電機(jī)和發(fā)電機(jī)的額定特性是根據(jù)平均風(fēng)速確定的。經(jīng)濟(jì)研究也是基于這個速度。在一般情況下，平均風(fēng)速為約13m/s。切入風(fēng)速：當(dāng)風(fēng)速高于切入速度時，機(jī)械制動器被釋放，繼而發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。一般情況下，切出速度為4m/s。?切

13、出速度：當(dāng)風(fēng)速高于切出風(fēng)速時，為了不損壞發(fā)電葉片，發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)停止時。 一般情況下，切出速度為約25米 /秒。對于動態(tài)仿真，風(fēng)速的仿真是一整天的；因此，風(fēng)速必須從切入風(fēng)速到切出風(fēng) 速變化，以便研究風(fēng)力發(fā)電機(jī)在所有風(fēng)力條件下的反應(yīng)。在這項(xiàng)研究中，低于切入 風(fēng)速下的啟動和高于切出風(fēng)速的停止是不予考慮的。風(fēng)的速度被限制在4m/s和25m/s之間。首先，我們將考慮在13m/ S的恒風(fēng)。在您的項(xiàng)目中復(fù)制風(fēng)源組件 并定義它的參 數(shù)如圖1所示：(vmd_4HrEc Wind SoiaxtE兇Gmji widconiponeniNaTHig wrd cwxMT'ffKNoTNoisfe uoJ Mme

14、oneufNoTD arpo 'A'mdi rk£iL>ai«m ?NoTDmpr lirne|OKC-anTfllHelp13EsterfMlwind speed nouLjJo 三Mes-iWincJ Speed Jst Bdrrence Hei/: mud xotfjcv charac/eristicx5.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組件Wind Tuft ireTmW MOD 2 Type5，.WI/ODefinitinnPescri ptionwllnpuiMechiiniciil rotiiion 5ipced of ibe turbine (rad s)

15、.BelaInpuiAngle of tlie bhiJcb <Jcg)JInpuiW mJ Speed in m sTmOutputTorque ofihe turbine (p u )POiiijiutPnwer of 13ie turbine (p ii )帀珅扌 2 /A7*('T OUTPUTturfinie w*申owet 該組件可以在文件夾"Master Library/Machines ”中找到。5.2.1理論研究通過轉(zhuǎn)子葉片的空氣的動能是:Ec = 2Ws我們可以從風(fēng)力發(fā)電機(jī)獲得的理論功率是:Pth =尹 SW J其中，b是空氣密度（1.22kg/m3

16、）; S是轉(zhuǎn)子表面積（m2）; Ws是風(fēng)速（m/s）。 實(shí)際上，由于輪轂 hub后的風(fēng)速不為0，所獲得的功率會偏小。Cp：這種效率的特征有貝茨系數(shù)（由伯努利方程給出）決定，也被稱為功率系數(shù) |Cp = Preal/Plh| 邙=扣-）（1十町 其中，a是轉(zhuǎn)子后的風(fēng)速/轉(zhuǎn)子前的風(fēng)速。522 Cp曲線與PSCAD標(biāo)準(zhǔn)模型在這項(xiàng)研究中，我們將使用一個標(biāo)準(zhǔn)的3個葉片的轉(zhuǎn)子。3或2葉片的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率系數(shù)將小于理論值。model of PM在PSCAD主庫中有風(fēng)力發(fā)電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)模型，其功率系數(shù)根據(jù)下面的公式確定(Anderson1):|cp = 0.5(y - 0022-5.6)e 山V=2.237*風(fēng)

17、速/輪轂速度Ib：葉片的入射角FjgAifc 4. rSCAD 尹523參數(shù)計算該模型的永磁發(fā)電機(jī)具有以下特點(diǎn):of 卩刑e paim100Ruti'J speed at:*100 = 3 1416 nJ sK總"oM連 rSn - 3 MVAKulvd YuIlM默0 69 KVd(Up uRiikdl (uri cnl TnIn = Sni j*Vn) = ?O00W)0 (3*690) - 1450 A?額定條件下的Cp計算無齒輪箱輪轂速度=永磁同步發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速 在平均風(fēng)速為13米/秒時，必須達(dá)到額定功率。Y =風(fēng)速 *2.237/ 輪轂速度 =13*2.237/3.

18、1416 = 9.25 |Cp(y = 9.25,p = 0) =0.4?汽輪機(jī)額定功率：一般而言，在機(jī)械周期中，渦輪機(jī)的功率比發(fā)電機(jī)高20%左右:發(fā)電機(jī)的額定功率：Sn gen = 3 MVA發(fā)電機(jī)額定功率：Sn turb = 1.2 *3 = 3.6 MVA?轉(zhuǎn)子半徑和面積的計算：在PSCAD中，功率由下式給出：P 二 0.5* P * S*sW/CP其中，Cp=0.4, Ws = 13 m/s,卩=1.22 kg/m3S =6716 m2R =46.2 m524定義的風(fēng)力渦輪機(jī)參數(shù)復(fù)制一個 wind turbi ne 到工程中，并確定其參數(shù)如下:wind-turbine Wind TuH

19、brneFfgtfre 5. mfiit TurbStit厲剛1丁扌川訂也5.3風(fēng)力發(fā)電機(jī)的調(diào)速器組件WVmWind TurbineGemorMOD 2 T/pePgL ODetin ith)nhesCiipticmWinMrchauiciil rolahoii speed of llic turbuie (raJ ；»).PgInputOutput powet of Lhe tutbiiie (p.u.BetaOutputAnek of the blades (deg)m砧 4 /yprr oiiTv rr/br rr帀旳眇葉“曲該組件可以在“ Master Library/Mac

20、hines ”中找到。5.3.1理論研究0 I7yCp= 0.5(y- 0i 022p- 5,6)e根據(jù)風(fēng)力條件，調(diào)節(jié) 何可以調(diào)節(jié)Cp從而可以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的輸出功率。存在兩種調(diào)整 策略，并說明如下：?被動槳距控制：由風(fēng)力渦輪機(jī)制造者確定的卩角，能在一個預(yù)定義的平均速度下產(chǎn)生最大的能量的。當(dāng)?shù)陀谄骄L(fēng)速時，沒有角度控制：Cp是不是最大的。當(dāng)高于平均風(fēng)速時，葉片輪廓創(chuàng)建湍流，以阻止葉片的轉(zhuǎn)速增加。?動態(tài)槳距控制：動葉片,在此配置中，葉片沿其縱向軸線轉(zhuǎn)動。調(diào)節(jié)系統(tǒng)會給出參考功率，并每一秒系統(tǒng)都會轉(zhuǎn) 從而以此來調(diào)節(jié)輸出功率，如下面的曲線所示：?區(qū)域?區(qū)域?區(qū)域?區(qū)域I : Vwind < Vcut

21、-inII : PvPrated P 二 f(V) withIII : P 二 Prated withIV : Vwind > Vcut-out532定義風(fēng)機(jī)調(diào)速器參數(shù)復(fù)制一個風(fēng)機(jī)調(diào)速器組件到您的項(xiàng)目,并確定其參數(shù)如下:P二0 （渦輪機(jī)不轉(zhuǎn)動）B = 0通逹動態(tài)槳距控制，功率P保持在PratedP二0 （渦輪機(jī)受機(jī)械制動而停止轉(zhuǎn)動）wind governor! Wirn) Turbine GoveriiConfigurdlionwindgovernor Wind Turbine GovernorGovernor TypeGear Ratio marhiin?/turtoiin&P

22、ower Demand -Pref |MWJReference speed -WretOKCancel|uOO2|3 9|WWI 3 141E rad/slPSCAD can simulate a 2 or 3 blits wind UJTbine.MOD2 det UK s a J blades wind turbiiie4 here is no gear box.HelpThe regulation must provide the mted puwer at Lbt rated speed.wind_gavemor Wind Turbine GovernorPIRiialofPararn

23、dProportional ya卄=Kplllntegrd 廬 in ” IQ|6 2|ideg/pul|6 2tideg/pulIntegrator upper linriImteatoi lovrerhmitpoDKCancelHetwind_vernDr Wind Turbme GovemarSpeed Damping Parameters?ain ” K5Gain Multiplier - GmOMsiMpu I 0 de沖u)Mln Srieed diff at gain crossoverI 0.0001 rad/sTIk Kmd tuibiiie enKn allows also

24、 to itgiihie the wiul speed. As we 映 the power regiilatim, th沃e pitiinieters nrrnst besnio UOKCancelHelpxjInitial Prlich Angle|or *Blade Actu ator Integral Gain * KA1 0.1 (sActuator Rate Limitjoisabled勺Blade actuator rale limit110Pitch angle limilsjEnabledPitch angle lower limit10 deg y/Pit治 angle U

25、pper limitpSldeol 戲OKCancelHelpThe start is done with iKtxinmni po辛ur(Beta - QI-The blades can roratt fromOdeg to 25 degFigure 7: (io ver nor charae fen sties5.4同步發(fā)電機(jī)該同步發(fā)電機(jī)由以下組件描述:P _*Ef IlfSync!廠一廠7rmW TmrtI/ODescriEfInputThe exciter voltage (pu)1111Input, outputThe mechanical torque (p.uJirOulpulT

26、he exciter CLUient (p.uJTcOutputThe ckvliical toiquc (p.u.)wOutputThe spet;J oftlie gtiitfiatar (p.ujABCOmpulThe voltage (KV)Tabu 工INF CT OLIPUT Synchronoits該組件可以在“ Master Library/Machines ”中找到。?計算的參數(shù)：在本研究中，我們使用的是是永久磁鐵發(fā)電機(jī)，所以其勵磁恒定為1 p.u：Vuinber ufipok put is100Rattfd 沖比山 iU2*ii*f 100 = A 1416 rad 5Ri

27、ited powerSn = S M AR；ued vfi1r:)ge0.59 KYd0 4 p uRated curii'L-iit Inlu-Sn G*Vm = M(XXXXH 尸砂Ur 143OATftbie 6= 'rfr/ifiyni f/HTcfit/ie c/)fflcvr'ftric'注意：1. p.u值：在PSCAD中所有的內(nèi)部值被定義為標(biāo)幺值，因此，一個新的基準(zhǔn)值的 修改將改變所有的內(nèi)部參數(shù)，用戶并不需要計算出所有的新值。2. PSCAD中同步機(jī)的啟動：P SCAD允許在發(fā)電機(jī)作為電源或者其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速恒定時 啟動仿真。在我們的研究中，啟動是在平

28、均風(fēng)速，及初始機(jī)器速度下完成的。3. 永磁發(fā)電機(jī)的建模：為使用一個靜電的同步模型來模擬一個永磁同步發(fā)電機(jī)， 我們選擇了以下條件：?恒定勵磁電壓：1 p.u.? 一個大的不飽和瞬態(tài)時間 Tdo'，這增加了磁場泄漏：10秒? 一個非常小的不飽和瞬變時間Tdo',它模擬了一個大的阻尼電阻的效果:0.0001s?初始勵磁電流等于它的永久值復(fù)制一個同步電機(jī)組件到您的項(xiàng)目,并確定其參數(shù)如下:hvnc.rnrtcliHrJ 5ynthroomrs fjc hintlllconfiqij 亦Ubtchne rwTi#1 PW GEhCRATOFNo. ot Q-axis Damptr Wind

29、ings|kjJDstaEfUfY Fotmd:|Generdcr 勺Mutinuss i nt Efface Enab*?s pMdCtri)|d(sa&le二JAimsilure Peselance as:|7im?HCori5二1D-eLxl£ smiths|l>59bled二1Type of Seflingg lor initial cond巾5|c(jrrenlj二JWschre SJCflNn ladorhjJOraphes (WUtv|sri hpB view 創(chuàng)Irrih.Machine13machine STTckrDruwMddiiap> mh

30、 P kir jurraii nr Fl:IfSDUPCEii-> natureri/'an=rianUtHat o-jJor(nsi tiocsT trnillinPffc'irlo/'iO'jKPrnaiiiirijSrrwhffwuT一 一肯grpmufilil jri a;tjrFafbrfc'diTipting 環(huán)wdBflss Afitpbf fm .T=TCY|d |bV fiT&TZj jsi4,li|r«us：F； N 5 H廣 R 鼻,Ip ® I h'Ii ( rf 1 ih-hC nMWr

31、 oIqS'dz irLiticrMeitiisncal hrtten and Wrdagen MilP'Fn 47 |R FTmjit iHraicnr4eiif Ser*'Rs5i?iwKe慎 KT* Stfici'PrtCiiTMIren bHS Restflnee|DO?|p.u.| pkou.i I a IP u |?Oh)u.|Figitn & hftihvtwHS fnuhific Nwzd電*isficsLirnc_niBcJiincJ ynciwiaui 卜toe卜irFiw CflPdttona|l lycMchej、肚nchrono

32、m Mjchane|1 Dpu|ID 0 IrMllernn VofeAfx Rlhc a Tkn* 0-2£1>Tiii._rna_li!nc Sfiiiirunuu MathaicIntiol CiJTdiion if Stann- js e MscHincThe peimanent magnets create the fbllowinp sraninp conditions because the field is cotistaut aU the time aud thus before the start of the simulatioQ|l£vrK_m

33、aclHneJ Srnchronaut MachirteName Real Puww; Out * (pu)HfliM： R«cttve Pflwer. 04 * 爐0iMgme： Ny Voyage (kV)hm HftMrai a*Tert to GrotndgName- Load M賓 Gen * (radjNm: Botof HKhancai 片創(chuàng)hs(ne- Retrial Ph A Afi w.n s»i(wt) (rsdjNme: Sleedy Becbnul Torque (剛-Rea 原 oKtwe power pu outputon i»

34、87; mva m廣 |->?：' hi屮衍燈 Of mecWnflSftgtit c 9: Synchfonousr 時chine cijaraefensfics5.5渦輪發(fā)電機(jī)連接：在額定負(fù)載下的模擬現(xiàn)在，連接所有的組件如下:注意：額定負(fù)載的計算風(fēng)速二額定值二13 m/s為了達(dá)到最大功率且風(fēng)機(jī)輸出功率為3.6 MW, B = 0P三3叮*廠22 嚴(yán)嚴(yán)快7 3 *嚴(yán)*R，茲+ XihEh Xi! = 0. J 沖-（?.7* Vff hi - Q.4 * 690-1450 - 0.19 Q 發(fā)電機(jī)的額定負(fù)載是:R = 0.257Q O仿真參數(shù)及分析? Duratio n: 40

35、s? Time ste p: 100? Plot step: 1000? Start up method: Sta ndard? Scale Factors （ to dis play Tand P with 有名值 and non 標(biāo)幺值）Variable NameScale FactorPgine3Qgene3Pturb3Wmiech1Tturb955000T elec gen955000lobh帀 Factors fQiquaruitie's曲線的演變遵循基本的機(jī)械規(guī)則：?機(jī)械轉(zhuǎn)矩 -電磁轉(zhuǎn)矩 二J*dw/dt + f*w啟動時，機(jī)械轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩，速度增加；?風(fēng)機(jī)功率有Cp值決定

36、，而Cp是風(fēng)速與輪轂速度的函數(shù) 在本例中，風(fēng)速是常數(shù)：13m/s，因此，Cp僅是輪轂速度決定。降低。隨著速度增加，功率系數(shù)Cp = 05(y-022?-5(臉風(fēng)機(jī)功率降低?最終穩(wěn)定狀態(tài)：機(jī)械轉(zhuǎn)矩-電磁轉(zhuǎn)矩 二f*wTturb = 1 173 000 NmTelecGe ne = 1 156 000 Nmf*w = 1 173 000 -1 156 000 = 17 000 Nmw = 3.06 rad/sand f = 0.02 pu = 0.02 * 955000 = 19100 Nmf*w = 19100 * 3.06 / 3.14 = 18 600 Nm ? 17000 Nm?風(fēng)機(jī)功率對

37、應(yīng)的額定功率(3.6 MW)?發(fā)電機(jī)的功率從0開始到風(fēng)機(jī)的額定功率?速度接近額定速度(3.06 rad/s)、X一' J一， /Z1Z11./ 盹cAaniinl 珈”d4.00 T 3.50« 2M Tirtne Togma-OMt RfJ.DMZ /0D一"L2*D501?5 i?D2?0 SFigNf¥ £J+ Citryej obtained with打cwhpjt 陽 Bectrvnagnetv loiqiFe. Oensrator R«ci»£_A&uer CieneratM- flcfixePo

38、wer -l-I -*-»3fl0：40:60儷A -500010 .co/V3D -如-3 DO -6.AC/DC/AC :電源和頻率轉(zhuǎn)換風(fēng)源的速度是可變的， 而為把同步發(fā)電機(jī)連接到電網(wǎng)，需要恒定的頻率和恒定電壓，因此必須通過一個 AC-DC-AC級轉(zhuǎn)換器，從而把同步發(fā)電機(jī)的輸出（頻率和電壓可變）連接到 電網(wǎng)。在下面的部分中，將對功率轉(zhuǎn)換級進(jìn)行說明和參數(shù)定義。它由以下部分構(gòu)成：個二極管整流器條直流母線（有存儲電容電壓）一個6脈沖晶閘管逆變橋由于模型只表示一個單一的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，晶閘管的觸發(fā)角不是控制在電網(wǎng)連接點(diǎn)的電壓的函數(shù)，但能使 DC母線電壓保持在+/-10%的額定電壓。這將涉及到

39、下面所示的HVDC控制系統(tǒng)的建模。6.1二極管整流器在PSCAD中，可以用以下組件對三相二極管整流器建模:C&ni Bur0 Putt* &Hda*AtJlJ f oOetiniNonDMCilptlohCoiiiBiislupllT1The leteiiice tbi Hie coiiciuctioii stari t"jKBIl 屮 iHBlock debtock control signals (0,1)A"InputFiring nngk fi oin rbe cferenci? crad or deg)ABCTiipiilriic altcniat

40、iiig volraeAMOurpiitFe uie angle iiieasiu eiuent (rad or <ks)GMOutputExiwcEiou aiile ineasineiusnt (ttid or deg)OinpiitTlie diiecT vol rage (KV)Tt躲逼 fNPirr/ Of TPf.T 磁&fi林一invE伽6pulse_bridge 組件可以在文件夾“ Master Library/HVDC&FACTS 中找至嘰復(fù)制發(fā)電機(jī)和風(fēng)機(jī)到子頁面中，然后連接到整流器上。,1：衛(wèi)2 N(離麗丁三卄 o-e> 曰 L h/h 

41、1;1也雷卑fI*牙阿F3=1h -Q-StjIP"；亍T C V.rmU 'E0 iKtinq匸L r；*"+|. I 'iTIr- . J J戶 tf必;TZI, L*_V - ff-1 'JH |-(AO)恒定設(shè)為0。6-p ulse bridge (6-脈沖橋)可用于作為晶閘管橋或一個二極管橋，但觸發(fā)角 整流器參數(shù)：qfrp200) & Puke BridgeConfiguration2dgSpZQO E Pulfe Bridge|PLOx|ThyristDr Directi on(* UpDo叩Use Snubber Circuit

42、( Yes r No-Firing Order Input席rrurAnjle in Radians Ariay of 6 PulsesG Ptilses + E Interpi tinAngle in DegreesRated FrequencyPLO PnoporNonal GainpOLO Hz|1000Graphics Display 廣 3 phase view (* Single line vie”T ransFofmer Phase Config r 疔 r r+30 Deg0 Deg pr'-Dlead 30Deflf/Yor D-D) -GO Deg (Y-DlagP

43、LO Integral Gain-PLO Reference VoltageBu: VoUdgeBus Voltage, Zeio Seqiience RemovedSlar Souice VollageDdta Source VoUgen 宿 n r>KCancelHelpOKCancelg&pZQD 6 PBridge2daThjflistorON Fleststaricjo3lohiii Thpi或orCiFFFiesistanc|i.oEG otim Forward Voltage Dicp 0.0 FV Breakover Votage l.0E5 kV Miiwium

44、EKtncHoh rin*0.0 lusecSnubber Capacitance |o,0(5uF|SnutberReastance 15000.0 o»imOKCancelHelp直流電壓的額定值是：3 - Vn * 3/石 3 + 6勺0 * &%血=晌 76.2過電壓保護(hù)TTKDC母線必須實(shí)行一臺發(fā)電機(jī)的輸出電壓與其速度成正比，發(fā)電機(jī)的速度不能被控制， 過電壓保護(hù)。使用安全裕量為10% :iMjxiiniini vuRage = 1.1 * 1600 = 17G0 V|為了確保母線的安全，在過電壓的情況下，通過單輸入電平比較器，把整流器封鎖。 該組件可以在“ Mast

45、er Library/CSMF ”中找到。J-Zcompare芻ingle Input Level Comparator2d|coriiig!.rg*iiThreshold Input Vslue1 7GLow outpiut BevelHigh out pul levdplnterpolalion Compatibilityf* DisabledC EnabledOKCancelFigure 13: Sin gle input level comp arator characteristicsFigure 14: Rectifier and overvoltage pr otecti on6

46、.3 DC母線6.3.1建立DC母線1）存儲容量：在直流母線中儲存的能量，必須能夠承受1秒的電壓驟降。7存儲的能量為：W = Pn - Is = 3M|1 2E = = * C * V DCbus2 -C.DCbus = 1600 VC = 2 *2 + 3 + le6/16002 ）電阻器：電容器未充電時可建模為短路，因此我們必須加入一個電阻，當(dāng)?shù)碗妷簳r，以限制峰值電流在額定值附近。Vp加= Vrt'S + Vgp a Vr'S iil low charge_ 16003 ）斷路器：該系統(tǒng)為一階系統(tǒng)，其負(fù)載時間常數(shù)為Tr = 3 * T Ct = RGlTr = 3 *Rt

47、= 3* 1.1 * 2.3 = 7.5s|為減少熱量損失，該電阻必須在7.5s后被短路。使用single_phase breaker （單相斷路器）來控制電阻的短路（該組件可以在文件夾 “ Master Library/Breakers ”中找到）2d斷路器的參數(shù)配置如下:breaker 1 Single Pha處 Breaker0KCancellHelp.Breakef Name1 Csp BfiKOpen possfcle nt any ourrert?|noJUse P re-lnsertion Resistance?|noJGraphics： Display|HBcih Voltag

48、e Display 二JCirreri chopping limit|0.0 kA1ConfigurationFigure 15: Breaker characteristics為控制斷路器，可以使用下面的序列發(fā)生器:sStartSequence5 OwnBreakerCap_DRKWait Until5 Close BreakerCap_DRKFigure 16: Breaker op erati on seque ncers按如下配置:632模型驗(yàn)證為檢查系統(tǒng)是否正確結(jié)算，準(zhǔn)備距離和范圍，以可視化的下列值:Variable NameScale FactorRMS Smoothing Con

49、stantP gene3XOgene3XPturb3XWmech1XTturb955000XT elec gen955000XV Debus12Mc112Figure 18: Scale Factors and RMS con sta nts for measured qua ntities仿真參數(shù)：Durati on: 60sTime step: 100 口 sPlot step: 1000 口 sFigure 19: Curves obta ined with“ turb_ge n_DC_C onn ecti on.psc”電機(jī)的轉(zhuǎn)矩一直高于阻力矩，從而速度增加。隨著速度增加，Cp降低，從

50、而風(fēng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩降低。在t=7.5s時，電阻被短路，電容器充電，過電壓調(diào)節(jié)限制母線電壓在1760 V，Idc降至0，因此發(fā)電機(jī)的輸岀功率降為0,當(dāng)= 5訶 時，將到達(dá)一個新的穩(wěn)態(tài)。6.4 6-脈動晶閘管逆變器641演示（單向電流，雙向的電壓）。在此項(xiàng)研究中，模型化的逆變器是一個電流逆變器與晶閘管 同時，增加了一個電感，以模擬逆變器輸入出的電流源。?電感器：直流母線必須能夠承受 1秒的電壓驟降軒=3 000 000 J。在自電感中存儲的能量為ldc23000OD0由于 |klc = Pdv/Vdc = 3 * le6/1600 = 1B75 A|選擇一個電感，并粘貼到模型中。 ?逆變器：請選擇

51、的6脈沖橋組件。其特性如下圖對于整流器，為了獲得一個晶閘管電流逆變器, 所示：|q6p；006PdlsE BrwItTeiPto"a.oiHz ia5 |iao.aPUO hoportioialGariPLQ Integral Gain-FLO Rehe rance Voltage廠R牡畑崢停 Buff Vofcage, Zero Sequence RefnDd廣 Slai SoLTceVokage廣 Della 5 DUfl VoltageOK IHelpIlCorJig.iElticinDIThyiisloi DwcliwiFrng Ordei irpjFr Up忡 Angle in Radens直 D口wn廠ol SPube*