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1、PSCAD电力系统仿真从风机到风电场建模目录A部分：引言-2-1. 介绍-2-2. PSCA加-2-3. 仿真建模结构-3-4. 仿真执行-3-B部分：建模-4-5. 从风到同步发电机-4-5.1 风源-5-5.2 风力发电机组件-6-5.3 风力发电机的调速器组件-9-5.4 同步发电机-12-5.5 涡轮发电机连接：在额定负载下的模拟-15-6. AC/DC/AC:电源和频率转换-17-6.1 二极管整流器-17-6.2 过电压保护-19-6.3 DC母线-20-6.4 6-脉冲晶闸管逆变器-23-6.5 与电网的连接-29-7. 配电网-31-7.1 定义网络-31-7.2 潮流仿真-3
2、4-C部分：仿真-36-8. 恒风速研究-36-8.1 架构完整模型-36-8.2 恒风研究-37-9. 故障分析-38-9.1 默认在节点3-38-9.2 默认在节点2-41-9.3 结论-43-10. 变风速研究-44-10.1 动态变桨控制-44-10.2 被动变桨控制仿真-47-10.3 比较被动和动态的桨距控制-48-11. 风电场-50-11.1 从一个单一风力发电机到风电场-50-11.2 PWM调节驱动器-53-D部分：附录-64-12. 参考文献-64-A部分：引言1 .介绍近年来，风力发电已引起特别的兴趣，许多风力发电站在世界各地的服务。感应电机在风力发电站，通常用作发电机
3、，但新的永磁发电机的发展，改进的AC-DC-AC转换和输出功率质量优势，使其他的解决方案成为可能。最近的一个解决方案是使用具有可变速度和转换阶段，这是本技术的纸张的情况下研究了一个永磁发电机。本教程的目的是使用户熟悉PSCADt件，通过一个完整的例子。PSCAD中包含功能强大的工具，为风力发电机组的仿真。B部分描述了一步一步的建设周期为一个风力发电机的整个发电。所有组件的尺寸，并连接到彼此。中级验证模型。在C部分，不同功率的发电调节方式模拟和分析，对电网的故障情况进行了研究。最后，整个风电场的模型。2 .PSCAD部件在PSCAD完整的风力发电机周期的组成如下:风源组件：”为代表。（被动变桨控
4、制）或动态（动态俯仰这两种类型的调节， 可以由组件“Wind?调节调速器发电的输出功率。这项规定可以是被动的控制）。所不同的是与否叶片转围绕它们的纵向轴线。turbinegovernor”仿真。WindTurbineGovernorMOD2T/pe?其他组件均为标准的：synchronousmachine同步电机，transformer变压器，rectfier整流器,inverter逆变器,ControlSystem控制系统,ModellingFunctions(CSMF)模拟功能，.所有这些组件将在B部分作详细介绍3 .仿真建模结构B部分包括：?风力发电机组的理论研究?根据中间仿真结果对每个
5、PSCAD组件的选型，以使其结果与理论比较，并验证模型。本文选择定义连接到一个100对极的永磁同步发电机的风力发电机。然后执行通过一个完整的AC/DC/AC转换器和一个升压变压器连接到电网。这一战略的主要优点是，允许拆下风力发电机组的齿轮箱。当然，不同的技术都可以在PSCAD中完全仿真。oInductiongeneratordirectconnection感应发电机直接连接oDoublyFedInductionGenerator双馈感应发电机本模型中的一些算例可以通过要求CEDRAT或您当地的PSCAD分销商获得。在本文档中，可以总结为如下图的整体序列：itidIurbiTb4 .仿真执行在C
6、部分，在全球的序列是通过连接的所有组件B部分的仿真结果进行了分析，如下:?电源产生一个恒定的平均风速(13米/秒)?电源与可变风速和被动变桨控制?产生的功率与变速和变桨控制动态?之间的差异变桨距控制的两种类型的?该风力发电机在网络上的分销网络在故障情况下的影响?风电场模型和影响的风力发电场的连接上传输网络B部分：建模5 .从风到同步发电机在第一部分（5.1至5.5）中，将以下组分将描述和尺寸：?WindSourcecomponent?WindTurbinecomponent?WindGovernor?SynchronousGenerator然后，进行仿真从而检查wind模型。首先创建一个新的P
7、SCA或目：Turbine_generator.psc在项目设置，使单位转换系统（可在PSCAD42以便使用与PSCA激认单位不同的单位:MasWr Libiary)Turbr Geiwaku/I卜!master Master LfcrarvTirbnne Generotcr喘 Cireui蛔Pr.他.Ijg.I暮日必|5.1风源WindSourceGustR/mpI/ODeHnhioiDescriptionE5InputEtemnlvlueAncxtctnalxaluecreatedbytheucicanbeaddedtothev邕hieiiiteinaLlygeueiatedOutputW
8、indSpeedWindspeedinins.7.上丁尸厂.。厂FPT了力jlEjiOwwjrrr心vgj沙该组件可以在文件夹“MasterLibrary/Machines”中找到。该风源组件会模拟风的每一个条件：?meanwindspeed平均风速?periodicgustwithasinusform以sinus形式的定期阵风?ramp斜坡?noise噪音?damperforalltheprecedingconditions前面的所有条件阻尼器对于风力发电机windturbine,以下三个风的特性是很重要的：?平均风速：发电机和发电机的额定特性是根据平均风速确定的。经济研究也是基于这个速度。
9、在一般情况下，平均风速为约13m/s。切入风速：当风速高于切入速度时，机械制动器被释放，继而发电机旋转。一般情况下，切出速度为4m/s。?切出速度：当风速高于切出风速时，为了不损坏发电叶片，发电机的旋转停止时。一般情况下，切出速度为约25米/秒。对于动态仿真，风速的仿真是一整天的；因此，风速必须从切入风速到切出风速变化，以便研究风力发电机在所有风力条件下的反应。在这项研究中，低于切入风速下的启动和高于切出风速的停止是不予考虑的。风的速度被限制在4m/s和25m/s之间。，并定义它的参首先，我们将考虑在13m/s的恒风。在您的项目中复制风源组件数如图1所示：Wndl hourceFigureI:
10、Wimfsoifrcccharamrislics5.2 风力发电机组件AfmdTurbinepM002TpefjrmewI/ODefinitionDdriptinnWInputMccliiHiiciiLrotatinnpeedoftherurhinerads)Dcl;iInputAji战ofihcblades(dug)VvInputindSpeedinmTmOutputTorqueofthecurbine(p.u.)POutputPoweroftheturbine(pu.)Table2,IXPf.T2晨丁尸用ri#/Hn/rbinetotupcnent该组件可以在文件夹“MasterLibra
11、ry/Machines”中找到。5.2.1 理论研究通过转子叶片的空气的动能是：Ec=1mWs2我们可以从风力发电机获得的理论功率是:Pth=-pSWS2其中，混空气密度（1.22kg/m3）;S是转子表面积（n2）;Ws是风速（m/s）。实际上，由于轮毂hub后的风速不为0,所获得的功率会偏小。这种效率的特征有贝茨系数（由伯努利方程给出）决定，也被称为功率系数Cp：Cp=Preal/PthCp=2(1-a2)(1+a)其中,牛=1足，p旬a是转子后的风速/转子前的风速。尸苧审二;Theorefjca/Cp85.2.2 Cp曲线与PSCAD标准模型在这项研究中，我们将使用一个标准的3个叶片的转
12、子。3或2叶片的风力发电机的功率系数将小于理论值。在PSCA近库中有风力发电机的标准模型，其功率系数根据下面的公式确定(modelofPMAnderson1)：Cp=0.5(-0.0222-5.6)e017丫产2.237*风速/轮毂速度3：叶片的入射角Hgttt-e3.fiangleCp在3=0时达到最大，3=0时的曲线Cp(y)如下图所示：Figure4;FSC.iDCplp5.2.3 参数计算该模型的永磁发电机具有以下特点:Xumherfpolepairs100RatedspetdatFOHz2*n*P10G-3J416rad/sR;ik?dpnMfTSn-3MVARatedvoltage
13、。69KVXd04puRatedcurrentIdIn=Sr(3*Vn)=3000000(3*690)=1450A工门加小十灯/FNcic/iiwecifarchsfii：?额定条件下的Cp计算无齿轮箱轮毂速度=永磁同步发电机额定转速在平均风速为13米/秒时，必须达到额定功率。丫=风速*2.237/轮毂速度=13*2.237/3.1416=9.25Cp(丫=9.25,3=0)=0.4?汽轮机额定功率：一般而言，在机械周期中，涡轮机的功率比发电机高20%左右:发电机的额定功率：Sngen=3MVA发电机额定功率：Snturb=1.2*3=3.6MVA?转子半径和面积的计算：在PSCAD中，功率由
14、下式给出：P=0.5*p*S*SWVCp其中,Cp=0.4,Ws=13m/s,p=1.22kg/m3S=6716m2R=46.2m5.2.4 定义的风力涡轮机参数复制一个windturbine到工程中，并确定其参数如下:Fignet-5,H,tmlnirluut(y皿hHitit5.3 风力发电机的调速器组件Be.dWeWind TurbineGovemarHOD 2 TypeI/ODennhlonDemeri ptionWmInputMeclidJiicul roMtiun upced ui the Turbine |r;td -).- PgInputOutput poer ol the turbine (p.u.)OutputAngle of che blads (de自)Table -t INPUT OlTPUTfi n该组件可以在Master Library/Machines ”中找至U。5.3.1理论研究? ?(? ?)?根据风力条件，调节3可以调节Cp从而可以调节发电机的输出功率。存在两种调整策略，并说明如下:?被动桨距控制：由风
