基于MATLAB的定速风电机组仿真..

仿真结果分析
有功功率变化曲线
仿真结果分析
无功功率变化曲线
仿真结果分析
出口电压变化曲线
仿真结果分析
从运行结果可以看出，故障切除回复正常运行后，风电场 的有功功率和电压的恢复较快，在低电压期间，风电场吸 收的无功功率大幅度增加。
仿真结果分析
三相断线故障 在MATLAB运行到 3s 时，风电场与电网之间连接的馈电线路中的 发生三相的断线故障。从MATLAB的仿真结果可以看出来，该风力 发电机组在联络线发生断线故障后，有功功率的输出迅速减为0。
Asynchronous Machine
恒速恒频风力发电系统并网运行仿真
A N B C
A B C
a b c
aA bB cC
A B C
a b c n2
220 kV
220 kV/35 kV 47 MVA Three-Phase Source
A B C
100km line
B35 (35 kV)
35 kV/ 690 V 2 MVA
致谢

感老师谢各位
基于MATLAB的定速风电机 组仿真
答辩人 ： xxx 指导教师：xxx 2014年6月12日
研究内容
本文主要研究了恒速恒频风力发电系统，对恒速恒频风力发电系统做了简 要的介绍，并在恒速恒频风力发电并网方面做了一些研究，主要为恒速恒频风 力发电机在不同风速时，对输出有功、无功并网电压的影响，以及当电网故障 时，对恒速恒频风力发电机的输出特性。本文也用MATLAB/Simulink软件对上述 的各种状况进行了仿真，对分析了其结果
恒速发电机的运行原理
• 风作用在风轮机的 叶片上，风轮机利 用叶片将风能转化 为机轴上的机械能， 传动装置将机轴上 的较低的旋转速度 的运动转变为转速 较高的转速，并与 发电机转子相连接， 最后由发电机将机 械能转化为电能， 并通过定子输送到 电力系统中。
恒速恒频风力发电系统并网运行仿真
1、风速仿真 风速是风力发电机机的原始动力，它的模型相对比较 独立，可以认为与风力机没有关系。由于风速具有随 机性和间歇性的特点，在电力系统稳定状态的情况下， 为了能够较精确地模拟风速这些特点。在本次毕业设 计中，采用国内外经常使用的风力四分量模型：基本 风、阵风、渐变风和随机风。其它的任何情况下的风 速都可以由这四个风速分量的线性叠加而得到。
A B C
66ohms
200 kvar
Three-Phase Series RLC Load A B C
恒速恒频风力发电系统并网运行仿真
本文是通过单机容量1.5MW，出口电压690V的风力发电 机，经机端变压器升压至35KV，通过长度为100km、电抗 为x=0.41Ω/km的架空输电线路传输，再经变压器升压至 220KV，之后与无穷大系统相连。如图。 其中，无功补偿设备采用固定电容器，其无功功率为 200kVar；690V到35KV升压变压器的额定容量为2000KVA， 其它参数不变；100km输电电路用简化的等效模型，即阻抗 为41Ω的三相电抗来模拟；35KV到220KV的升压变压器的额 定容量设为47000KVA，其它参数不变。无穷大系统使用两 个额定电压为220KV的电源和额定电压为220KV的负载来等 效。
恒速恒频风力发电系统并网运行仿真
系统仿真图如下：
wind Wind 0 Constant1
A N B C A B C a b c aA bB cC A B C a b c n2 aA bB cC A
W ind (m/s) wind (m /s) Trip trip
A B C
m
m_wt2
A B C
B C
仿真结果分析
• 在渐变风风速 下，风力发电 机输出的有功 功率的变化曲 线如图 • 风力电机随着 风的速度变化 输出的无功功 率的变化曲线 如图
仿真结果分析
风电场机端电压的变化情况如图
仿真结果分析
• （2）阵风 • 最初时刻假设风的速度为 9m/s，在 t＝4.5s 时，阵风扰动出现。阵风 的持续时间为1s，最大风速为为21 m/s。
恒速恒频风力发电系统并网运行仿真
Generator speed (pu) Pitch angle (deg) Wind speed (m /s) Tm (pu)
Wind Turbine
2.风力机的仿真 根据风力机运行特性，风 力机模型如图所示，Pitch angle（deg）为桨距角输 入端口单位为度，本文采 用变桨距角控制；Wind speed（m/s）为风速输入 端口，单位为米/秒； Generator speed（pu）为 电机转速的输入，为标幺 值。Tm（pu）为风力机 的输出机械转矩，也为标 幺值。
阵风变化曲线
有功功率变化曲线
无功功率变化曲线
端口电压变化曲线
仿真结果分析
（3）组合风 假设基本风风速为 9m/s；渐变风、阵风的条件分别与（1） （2）相同，随机风平均值为0，仿真运行到10s。
仿真结果分析
风电场出口短路故障运行情况 在MATLAB仿真运行的过程中，风速基本维持 9m/s不变，当仿真运行到2s时，风电场与电网连接 处附近发生三相短路故障，经过4s左右时间，开关 动作，故障被切除。
恒速恒频风力发电系统并网运行仿真
Tm
A B C m
由上文描述的鼠笼式 风力机的数学模型可 以得到 MATLAB/Simulink中 的异步电机的仿真模 型。Tm为转子转矩 的输入；A、B、C为 三相电压得输出；m 为异步电机的工作时 变量的输出端口，由 此端口可以得到异步 电机运行时的各种参 量。
有功功率变化曲线
无功功率变化曲线
出口电压变化曲线
总结
本次设计使用MATLAB/Simulink仿真软件实现了恒速 恒频风力发电机组以及与并网的仿真模型，分别从 不同风速和电网故障两类情况出发，对含恒速恒频 风力发电的简单的电力系统进行了仿真分析。通过 仿真分析得到了所建立的风电力发电系统仿真模型 的可行性和正确性。
200 kvar
Vabc_B35
A
P_B35
B
Q_B35
m
C
V_B35 I_B35
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Phasors powe rgui
仿真结果分析
3.1各种风速下的 运行情况 （1）渐变风 在0秒是设定风 速为 8m/s，在 t ＝2s 时刻，渐变 风开始出现。其 上升时间为3s， 达到峰值11s时， 风速保持时间为 2s，渐变风风上 升速度为 1m/s。 在渐变风扰动下 的运行情况。风 速波形如图 所示。