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风力发电系统设计与并网仿真
一、风力发电系统设计1.系统概述风力发电系统是利用风力转换成电能的一种可再生能源利用系统。
风力发电系统的组成主要包括风轮机、变流器、控制系统、接线箱、电缆等。
2.风轮机风轮机是风力发电系统的核心部件，由叶片、转轴、齿轮箱、变速箱、变流器等组成。
叶片是风轮机的重要部件，它的形状和角度决定了风轮机的效率。
转轴是风轮机的运动部件，它将风能转换成机械能，并传递给齿轮箱。
齿轮箱是风轮机的传动部件，它将机械能转换成电能。
变速箱是风轮机的调速部件，它可以根据风速的变化来调节风轮机的转速，以保证风轮机的最佳运行效率。
变流器是风轮机的输出部件，它将齿轮箱传递的电能转换成可用的电能，并输出到接线箱。
3.变流器变流器是风力发电系统的重要部件，它的作用是将风轮机产生的交流电转换成直流电，并将直流电转换成可用的交流电。
变流器的主要组成部分有变压器、换流器、整流器、滤波器等。
变压器是变流器的重要部件，它可以将风轮机产生的高压电转换成低压电，以保证变流器的安全运行。
换流器是变流器的核心部件，它可以将交流电转换成直流电，并将直流电转换成可用的交流电。
整流器是变流器的辅助部件，它可以将交流电转换成直流电，以保证变流器的正常运行。
滤波器是变流器的辅助部件，它可以滤除变流器输出电流中的干扰，以保证变流器的稳定运行。
4.控制系统控制系统是风力发电系统的重要部件，它可以根据风速的变化来调节风轮机的转速，以保证风轮机的最佳运行效率。
控制系统的主要组成部分有控制器、传感器、接口板等。
控制器是控制系统的核心部件，它可以根据传感器检测到的风速变化来调节风轮机的转速，以保证风轮机的最佳运行效率。
传感器是控制系统的重要部件，它可以检测到风速的变化，并将检测到的信息传递给控制器。
接口板是控制系统的辅助部件，它可以将控制器和传感器之间的信号进行转换，以保证控制系统的正常运行。
5.接线箱接线箱是风力发电系统的重要部件，它可以将变流器输出的电能转换成可用的电能，并将电能输出到电网。
新能源发电系统的建模与仿真分析
新能源发电系统的建模与仿真分析随着全球对环境保护和可持续发展的关注不断增加，新能源发电系统的研究和应用日益受到关注。
在传统的能源资源逐渐枯竭的背景下，新能源发电系统可以提供清洁、可再生的能源，有助于减少对传统化石能源的依赖。
本文将对新能源发电系统的建模与仿真分析进行深入探讨。
首先，新能源发电系统的建模是建立在对各种组件和变量的理解基础上的。
市场上常见的新能源发电系统包括太阳能发电系统、风能发电系统、水能发电系统等。
每种新能源发电系统都有其特定的组件和运行原理。
因此，在建模时需要详细地了解每个组件的功能和相互之间的关系，以及各个变量的相互作用。
例如，在太阳能发电系统中，太阳能光伏板是核心组件，将太阳能转化为直流电；逆变器则将直流电转化为交流电，供电给电网或者负载。
因此，在建模时需要考虑太阳能光伏板的效率、逆变器的性能等因素。
通过对这些组件和变量进行准确的建模，可以更好地反映出新能源发电系统的运行情况。
其次，新能源发电系统的仿真分析是在建立好的模型基础上进行的。
通过仿真分析，可以模拟出新能源发电系统在不同条件下的运行情况，并进一步分析其性能和优化空间。
仿真分析可以通过软件工具进行，例如MATLAB、Simulink等。
通过使用这些工具，可以对新能源发电系统的各种变量进行输入，并模拟出系统的运行情况。
通过观察仿真结果，可以评估系统的性能，并根据需要进行优化调整。
例如，可以通过仿真分析来确定太阳能光伏板的最佳布局和朝向，以最大程度地吸收太阳能。
同时，仿真分析还可以用于预测系统在不同天气条件下的发电能力，为系统的运行和管理提供参考。
在进行新能源发电系统的建模和仿真分析时，还需要考虑到一些挑战和问题。
首先，新能源发电系统往往是分布式的，存在多个发电单元。
如何准确建模和模拟这些分布式单元之间的相互影响是一个挑战。
其次，新能源发电系统的输入变量通常是不稳定的，例如太阳能和风能的变化。
如何精确建模这些不稳定的变量，并进行准确的预测，是一个需要解决的问题。
三相光伏并网发电系统的建模与仿真
第２ 期
制和并 网电流 的正弦化以及单位功率因数的并 网控
制 。最后 ， 将光 伏 并 网接人 到 电力 系 统 的 配 电 网络
中， 结合算例 ， 仿真研究 了 日 照强度 、 环境温度、 控制
＿ １ Ｉ ｄ ｄ ／ ／ Ｉ ｄ ／ ｄ ＇ Ｉ ｌ ｌ ＇
＿
Байду номын сангаас
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策略等 因数变化时， 光伏阵列的仿真结果 。
（ ） － 光伏阵列 的仿真模型 － 光伏 阵列是 由若干光伏电池根据负载需要 ， 经 过 串、 并联组成。设在参考条件 （ 日照强度 、 环境温
度 ） ， 伏 阵 列 的 短 路 电流 为 Ｉ ｒｆ开 路 电压 为 下 光 ｓ ｅ， ｃ Ｖ ｃｅ， 最 大 功 率 点 电 流 和 电压 分 别 为 Ｉ ｅ 和 ｏｒｆ ｍｒｆ
２ １ 年第 ２ ０２ 期 安 徽 电子 信 息 职 业 技 术 学 院学 报 Ｎ ． ２ １ ｏ ０ ２ ２ １ 卷（ １ 总第 ５ 期）ＪＲＬ Ａ Ｕ Ｏ Ｔ Ａ ＯＥ Ｏ ＬＴ Ｎ ＆ ＦＭ Ｉ ＴＨ Ｌ Ｙ ｅｅ ｌ ｏ ９Ｖ １ ９ ＯＮ Ｏ Ｎ Ｉ ＣＩ Ｌ ＬＧ Ｆ ＥＲ Ｉ ＩＯ ＡＯ ＥＮ Ｏ ｎｒ ． ｏ １ ＵＡ Ｆ Ｈ Ｖ Ａ Ｎ ＣＬＥ ＥＣＯＣ Ｎ Ｒ Ｔ Ｃ Ｏ Ｇ Ｇ ａ Ｎ ５ Ｏ Ｓ Ｎ ．１
【 文章编 号】 ６ ８２ （０ ２０ —０ ０ ０ １７ －０ Ｘ２ １）２ ０ １— ９ １
三相光伏并网发电系统的建模与仿真
陶晓峰 ， 谢
（ 国联 合 工程 公 司， 浙江 中
君
杭州 ３ ０ ２） １０２
［ 摘
要］ 本文 系统地介 绍 了三相光伏并 网发 电系统的建模与仿 真。根据光伏阵列的等效 电路 ， 在
发电机并网模型的建立与并网过程的仿真分析doc
发电机并网模型的建立与并网过程的仿真分析doc目录0前言.................................................................. . (3)1设计任务及要求.................................................................. .. (3)1．1设计目的................................................................................... (3)1.2设计内容和基本要求................................................................................ .. (3)2发电机并网条件分析.................................................................. (4)2.1并网的理想条件.................................................................. .. (4)2.2相位差、频率差和电压差对滑差的影响 (4)3发电机并网模型建立.................................................................. (6)3.1 仿真模型.................................................................. . (6)3.2 系统仿真模型的建立.................................................................. .. (7)4发电机并网过程仿真分析.................................................................. . (8)4.1 潮流计算和初始状态设置.................................................................. (8)4.2 发电机并网仿真.................................................................. . (8)5仿真结果分析.................................................................. (9)6总结.................................................................. .. (14)参考文献.................................................................. .. (14)0前言00.51 1.522.533.54-200-150-100-5050100150200t/s U /V 频差为0.5Hz图1 频差为0.5Hz 、电压差和相位差为零的滑差电压波形图00.51 1.522.533.54-200-150-100-5050100150200t/s U /V频差为0.5Hz 相位差为60°图2 频差为0.5Hz 、相位差为60°、电压差为零的滑差电压波形图00.51 1.522.533.54-200-150-100-5050100150200t/v U /V 频差为0.5Hz 压差为10V图3 电压差为10V 、频差为0.5Hz 相位差为零的滑差电压波形图由图1和图2可知当电压差为零时滑差电压包络线都过零点，此时合闸则没有冲击电流。
第二章并网风力发电系统及其仿真建模
4
风力发电机组
风电机组的分类：
（1）按风轮桨叶分类 失速型：高风速时，因桨叶形状或因叶尖处的扰流器 动作，限制风力机的输出转矩与功率； 变桨型：高风速时，调整桨距角，限制输出转矩与功率。
（2）按风轮转速分类 定速型：风轮保持一定转速运行，风能转换率较低； 变速型： 双速：可在两个设定转速下运行，改善风能转换率； 连续变速：连续可调，可捕捉最大风能功率。
(3) 旋转磁场在一个圆周内，呈现出的磁极（N、S极）数目称为极 数，用2p表示。
(4) 旋转磁场的转向取决于三相电流的相序，转速n1取决于电流的 频率 f 和极对数p：
60 f n1 P
—— 同步转速
22
恒速恒频笼型异步风力发电机系统
笼型异步风力发电机的工作原理 — 电磁感应
（1）定子三相电流产生旋转磁场，以同步转速n1 旋转 （2）旋转磁场在转子导条中产生感应电动势 e和电流i
6
风力发电机组
定桨定速 vs.变桨变速风力机输出功率的比较：
7
风力发电机系统
风力发电机系统的分类：
恒速恒频风力发电机系统
（1）同步发电机系统 （2）笼型异步发电机系统 （3）绕线转子RCC异步发电机系统
变速恒频风力发电机系统
（1）变速恒频鼠笼异步发电机系统（高速） （2）变速恒频双馈异步发电机系统（高速） （3）变速恒频电励磁同步发电机系统（中、低速） （4）变速恒频永磁同步发电机系统（中、低速） （5）变速恒频横向磁通发电机系统（中、低速）
和交轴电枢反应电抗。
Xs —每相电枢绕组的漏电抗。
Xd 、Xq —每相电枢绕组的直轴 和交轴同步电抗。
jIq X q U
风力发电系统设计与并网仿真
风力发电系统设计与并网仿真风力发电系统设计与并网仿真》是一个关于风力发电系统设计和并网仿真的主题。
风力发电系统是一种利用风能转化为电能的装置，它在可再生能源领域具有重要的地位。
本文将介绍风力发电系统设计的基本原理和要点，并探讨并网仿真在风力发电系统中的关键作用。
通过深入研究和分析，我们可以更好地理解风力发电系统设计与并网仿真的背景和重要性，以及它们在可再生能源领域的应用前景。
风力发电系统设计是指设计风力发电设备的原理和关键组成部分，以及各部分的功能和工作原理。
在设计过程中，需要考虑多个因素，包括地理条件、风能资源和系统容量等。
设计原理风力发电系统的设计原理是通过利用风能转换成电能。
在系统中，主要包括风力发电机组、变频器、功率逆变器和电网接口等组件。
主要组成部分风力发电机组：负责将风能转换成机械能，并驱动发电机产生电能。
变频器：将发电机产生的交流电转换成稳定的直流电。
功率逆变器：将直流电转换成交流电，并调节输出电力的频率和电压。
电网接口：将发电系统与电网连接起来，实现电能的输送和接收。
功能和工作原理风力发电机组的功能是将风能转换成机械能，主要由风轮、机舱、转子和发电机等组件构成。
风轮通过叶片的转动捕捉到风能，并转化成转子的旋转运动，进而驱动发电机产生电能。
变频器的功能是将发电机产生的交流电转换成稳定的直流电，主要由整流器、滤波器和逆变器等组件构成。
整流器将交流电转换成直流电，滤波器用于过滤电流中的噪声和谐波，逆变器将直流电转换成交流电，并提供稳定的电力输出。
功率逆变器的功能是将直流电转换成交流电，并调节输出电力的频率和电压，以满足电网的要求。
同时，它还具有反馈控制功能，可以调节风力发电系统的输出功率，以适应不同的负载需求。
电网接口的功能是将发电系统与电网连接起来，实现电能的输送和接收。
通过电网接口，风力发电系统可以将产生的电能输入到电网中，供其他用户使用；同时也可以从电网中获取电能，以供系统自身消耗或储存。
风力发电系统设计与并网仿真
风力发电系统设计与并网仿真1. 简介风力发电是一种利用风能转化为电能的可再生能源发电方式。
风力发电系统由风机、传动装置、发电机、控制系统和功率转换系统等组成。
设计和仿真是风力发电系统开发过程中至关重要的环节，本文将介绍风力发电系统的设计和并网仿真。
2. 风力发电系统设计风力发电系统设计需要考虑以下几个关键方面：2.1 风机选择风机是风力发电系统的核心组件，选择适合的风机能够提高系统的发电效率。
在选择风机时需要考虑风机的额定功率、转速范围、桨叶材料等因素，并结合实际环境条件进行综合评估。
2.2 传动装置设计传动装置用于将风机的转动能量传递给发电机，设计传动装置需要考虑传动效率、可靠性和成本等因素。
常用的传动装置包括齿轮传动、链条传动和皮带传动等。
2.3 发电机选择选择合适的发电机对风力发电系统的性能至关重要。
常见的发电机类型包括交流发电机和直流发电机，根据系统需求和实际情况选择合适的发电机类型和功率。
2.4 控制系统设计控制系统对风力发电系统的运行和稳定性起着重要作用。
控制系统需要实现风机启停、转速控制、并网控制等功能，保证系统的安全可靠运行。
2.5 功率转换系统设计功率转换系统将发电机产生的电能转化为交流电或直流电，并进行逆变、稳压和滤波等处理。
根据系统需求选择合适的功率转换器和滤波器，确保发电系统输出电能的质量和稳定性。
3. 风力发电系统并网仿真风力发电系统并网仿真是评估系统性能和优化系统设计的重要手段。
通过仿真可以预测风力发电系统的电能输出、稳定性和响应能力等关键指标。
3.1 建立仿真模型在进行风力发电系统仿真前，需要建立系统的数学模型。
模型包括风速模型、风机模型、传动装置模型、发电机模型、控制系统模型和功率转换系统模型等。
3.2 仿真参数设置根据实际场景和系统要求，设置仿真参数。
包括风速、风向、风机转速、发电机负载、并网电压等参数。
3.3 仿真结果分析根据仿真结果分析风力发电系统的性能指标，如电能产出、功率曲线、系统响应速度等，并结合实际需求进行系统设计的优化。
双馈发电机空载并网仿真建模及实验
第 １期
太
原
理
工
大
学
学
报
Ｖ０ １ ． ４ ７ Ｎｏ ． １
２ ０ １ ６年 １月
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＡＩ ＹＵＡＮ ＵＮＩ ＶＥＲＳ Ｉ ＴＹ ０Ｆ ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ
Ｊ ａ ｎ ．２ ０ １ ６
文 章 编号 ： １ ０ ０７ — ９ ４３ ２（ ２ ０ １ ６） ０１ － ０ ０ ５７ － ０５
本 文 中双馈 电机 采 用 电动 机 惯 例 ， 即定 转 子 侧
电流 流入 为正 。采 用 电网 电压 定 向 ， 其 同步 速 旋 转
ｄ － ｑ坐 标 系 下 的定 、 转 子 电压 、 磁链 方 程为 ：
得到基 于 ｄ － ｑ 坐 标 系 的 各 相 表 达 式 。三 相 静 止
ＡＢ Ｃ、 定、 转 子 两相 静 止 邢 、 同 步角 速度 Ｃ Ｏ １ 两 相 旋
双 馈发 电机 的 空载并 网控 制技 术各 国学 者也 做 了很 多 研 究 ， 在 研 究 的 初 级 阶 段 主要 依 靠 ＭＡＴ — Ｌ ＡＢ ／ Ｓ Ｉ ＭＵＬ Ｉ ＮＫ提供 的仿 真平 台完成 。其 中给 出 的异步 电机可做 双 馈 电机 运行 ， 但 是不 能实 现 空 载 运行 ， 导致 无法 完成 Ｄ Ｆ Ｉ Ｇ 的空载 并 网仿 真 的研 究 。 本 文基 于 电网 电压定 向推 导 了 Ｄ Ｆ Ｉ Ｇ在 同步速 旋 转
—ｑ坐标 系下 的 的空载 数学 模 型 ， 再通 过 坐标 反 变
ｆ 一＿ Ｌ ｉ ｄ ＋Ｌ ｉ ｄ ，
Ｊ ＜ ｓ — Ｌ 。 ｓ ＋ Ｌ ｒ ，
ｌ 一Ｌ ， ｉ 出＋ Ｌ ｉ ｄ 。 ，
【 一Ｌ ， ｉ ＋ Ｌ ｉ
风力发电机组并网运行短路故障仿真分析
风力发电机组并网运行短路故障仿真分析本文针对风力发电机组并网运行过程中可能遇到的短路故障问题，进行了仿真分析。
首先，我们需要了解风力发电机组并网运行的基本模型。
风力发电机组一般由叶片、齿轮箱、发电机、控制器等组成，控制器控制发电机输出的电压和频率，确保与电网同步运行。
在这个过程中，我们需要建立以下模型：1. 叶片旋转模型。
叶片旋转产生的动能将转化为机械能。
2. 齿轮箱模型。
齿轮箱将动力传递至发电机。
3. 发电机模型。
发电机将机械能转化为电能，同时控制电压和频率。
4. 控制器模型。
控制器通过对发电机输出电压和频率的调节，使发电机与电网同步运行。
在风力发电机组并网运行过程中，短路故障可能会导致发电机输出电压和频率异常，甚至停机。
为了避免这种情况，我们需要对短路故障进行仿真分析。
以单相对地短路为例，我们建立了以下仿真模型：1. 变压器模型。
变压器将电网电压升高至发电机的额定电压，同时将发电机输出电压降低至电网电压。
2. 电阻模型。
电阻代表短路故障引起的电阻，这里我们假设电阻为10欧姆。
3. 电容模型。
电容代表电网的电容，我们假设其容值为100μF。
4. 电路模型。
通过以上模型进行仿真，得出电路中电流、电压、功率等参数的变化情况。
仿真结果表明，在出现单相对地短路的情况下，发电机输出电压和频率迅速下降，最终停机。
这与实际情况基本相符，为风力发电机组并网运行中可能出现的故障提供了参考。
总之，仿真分析是风力发电机组运行和维护过程中非常重要的工具。
通过建立准确的模型，可以更好地预测可能出现的故障，提高设备的运行效率和可靠性。
发电机并网模型的建立和并网过程的仿真分析
发电机并网模型的建立和并网过程的仿真分析一、引言在电力系统中，发电机的并网过程是一个复杂的过程，需要从多方面考虑，包括电机的机械特性、电气特性等。
通过建立发电机并网模型，并进行仿真分析，可以有效地评估发电机的并网性能和系统运行稳定性。
二、发电机并网模型的建立1.机械特性建模机械特性是指发电机转动部分的运动学和动力学特性，它是并网模型中的重要组成部分。
通常可以使用机械特性方程来描述机械特性。
机械特性方程可以表示为：JΔω=Tm-Te其中，J为发电机的转动惯量，Δω为转速变化量，Tm为机械输入功率，Te为电磁输出功率。
2.电气特性建模电气特性是指发电机的电气特性和电气部分的运动学和动力学特性。
通过建立发电机的电气特性方程，可以描述发电机在并网过程中的电气特性。
电气特性方程可以表示为：Vt=E+jXsI其中，Vt为终端电压，E为电势电压，Xs为同步电抗，I为定子电流。
3.并网控制策略建模并网控制策略是指在发电机并网过程中，通过控制发电机的输出功率、终端电压等参数，使其与电网同步。
常见的并网控制策略包括无功功率控制、终端电压控制等。
通过建立控制策略方程，可以描述发电机输出功率和终端电压的变化规律。
通过建立发电机并网模型，可以进行发电机并网过程的仿真分析。
主要包括以下几个方面：1.并网过程中的动态响应分析在发电机与电网连接之前，需要通过运行发电机的初始条件来实现并网。
通过仿真分析发电机的动态响应，可以评估发电机在并网过程中的稳定性和动态性能。
采用逐步增加电网电压的方法，分析发电机在不同负荷下的响应特性。
2.并网控制策略优化在发电机并网过程中，控制策略的选择对系统的运行稳定性和可靠性有着重要影响。
通过仿真分析不同控制策略的性能，可以优化并网过程中的控制策略，提高发电机并网的效果。
3.并网过程中的功率负载特性分析四、总结发电机并网模型的建立和仿真分析可以有效地评估发电机的并网性能和系统运行稳定性。
通过建立发电机的机械特性和电气特性，并考虑并网控制策略，可以对发电机的并网过程进行仿真分析。
新能源发电与并网技术仿真报告
静态模型：基于双馈感应电机的变速风电机组属于变速恒频的风电机组，由于具有变速运行的特性，能够提高风电机组的风能转换效率，实现最大风能捕获并减小风电机组机械部件所受应力；并且能够通过变频器控制系统将发电机有功、无功功率实现解祸控制，调节改善风电场的功率因数及电压稳定性，因此近几年来逐步取代了基于普通异步发电机的恒速风电机组成为当前新建风电场采用的主流机型。
双馈感应发电机是在普通绕线式异步感应电机的基础上，外加了连接在转子滑环与定子之间的四象限变频器及其控制系统而构成的。
通过双馈电机的部分功率变频器与电网之间交换转差功率，并可以通过变频器实现对整个双馈电机有功、无功功率的控制。
图2-6为典型双馈感应发电机结构，其转子的电角速度碑、转子外加励磁电源产生的旋转磁场角速度叭与同步磁场转速叭的关系为：双馈感应发电机为异步运行，其转子转速可以通过改变交流励磁电源的频率进行调节，克服了传统同步发电机必须严格同步的限制，把发电机机械与电气之间的刚性联系变为柔性的联系。
1双馈感应发电机的静态等值电路如图2-8所示：1.双馈感应电机的能量传递双馈感应发电机不同于普通的异步机，其在s>O次同步运行及s<O时为超同步运行状态下都可以作为发电机状态运行，但其功率流向有所不同。
对于发电机定子绕组：两边同乘以sj，则：电磁功率：上式是对应于电动机惯例规定正方向下的表示方法，对应于发电机的能量传递，应当以发电机惯例规定的正方向表示，上式化为：对于发电机转子绕组：两边同乘以rj，则：取实部得电磁功率：稳态运行时，双馈感应发电机的能量传递和发电机的运行状态有关，运行在发电机状态时有Pmech>0。
（1）发电机运行在次同步状态时，O<s<1：此时有：转子绕组从变频器侧吸收电功率，其功率传递如图2-9所示。
（2）发电机运行在超同步状态时，s<O：当转差率s较大，此时转差功率较大，除了提供转子绕组的功率损耗(Pcu2)，还有一部分功率(转差功率)通过转子绕组与变频器回路馈入电网。
并网风力发电系统建模及仿真研究
毕业设计（论文）开题报告书课题名称并网风力发电系统建模及仿真研究学生姓名学号系、年级专业指导教师2015年1月5日一、课题的来源、目的、意义（包括应用前景）、国内外现状及水平1、课题来源风能是一种洁净的、储量极为丰富的可再生能源。
受化石能源日趋枯竭、能源供应安全和保护环境等的驱动，自20世纪70年代中期以来，世界主要发达国家和一些发展中国家都重视风能的开发利用。
特别是自20世纪90年代初以来，随着风能最主要的利用形式—风力发电的发展十分迅速，世界风电装机容量的年平均增长率超过了30%。
风能将是21世纪最有发展前景的绿色能源，是人类社会可持续发展的主要新动力源。
我国对风力发电上研究开发的投入也逐年增大,进入一个快速发展的时期。
风力发电的研究工作在世界各地得以广泛开展,旨在提高风能利用效率。
风能不稳定,风电场多建在薄弱电网。
风电场大型化是世界风电发展的主流方向,伴随风电场规模的增大,其并网带来的诸多稳定性问题已不容忽视。
风能开发与利用对于响应节能减排战略、解决能源和环境问题具有积极意义。
2、课题关键问题及难点由于自然风存在随机性，风力发电会对电网形成有功、无功功率的随机扰动。
其中无功功率的波动，直接影响系统运行电压。
单台风机无功波动相对系统容量较小，但随着风电场规模的日益增大，大型风电场无功波动对系统电压将构成较大影响。
因此研究风电机组及风电场在随机风场扰动下，无功功率波动性质，显得尤为必要。
典型风力发电机包括：恒速恒频风机和变速恒频风机。
恒速恒频风机无功功率波动随机性较大，而变速恒频风机无功功率波动随机性相对较小。
仿真研究表明，并网大型风电场将对系统电压构成较大影响。
不同风电机组构成的风电场，将对系统电压构成不同程度、不同性质的扰动。
由恒速恒频风机构成的风电场，其无功功率变化随机性较大，对电网电压影响较重。
而变速恒频风机构成的风电场，其无功功率变化随机性相对较小，对电网电压影响也较小。
但大型风电场集中并网，仍将对系统电压产生较大影响，降低电网的稳定水平。
发电机并网仿真研究
发电机并网仿真研究摘要：本文针对发电机并网的条件进行仿真分析，比较了发电机准同期并网与非同期并网的异同，采用变电站综合仿真软件和实物模拟对并网必须满足的条件进行仿真分析，并得出有效结论。
关键词：发电机并网；准同期；系统仿真；实物模拟1.概述发电机组与电网的安全运行在电力系统中是十分重要的，一旦发生电机故障运行，很有可能会造成电机的损坏，更严重的将危及电网运行，甚至使系统瓦解。
发电机并网必须满足3个条件：发电机电压有效值与电网电压有效值相等；发电机的频率与电网的频率相等，且相位相同；发电机的相序与电网的相序一致[1]。
如果电压有效值不同，并网时会产生较大的冲击电流，频率差越大则会导致相位差变化越大。
发电机并网时要求准确和快速，可以保障安全和减少并网对发电机引起的冲击，同时减小发电机的空载损耗。
要确保这些要求都能满足就应该对发电机并网的过程及各个条件进行有效仿真及分析[2]。
将发电机并入电网一般采用准同期并列方式。
本研究主要针对发电机并网所需条件以及并网过程中各个参数的变化进行仿真分析，研究保证发电机安全并网的各个因素；采用“智能电网动模试验系统”对发电机并网过程进行实物模拟，通过“YZ4000电力故障录波及分析软件”对并网的过程进行分析，与实物操作结果进行比较，并得出有效结论。
2 自动准同期并列模拟首先启动调速系统，将发电机转速调节至1500（转/分）附近，机端电压约为330V，频率为50Hz，此时依次合并线路中的断路器，调节无穷大系统的电压及频率使其至330V、50Hz附近。
将同期装置的运行方式设置为“自动”，启动同期装置。
表1所示是自动准同期并列时的电流和电压值。
表 1 自动准同期并列操作时并网瞬间的电流与电压值6I6.1542.4U6331.1119.9表中U1/U2/U3，I1/I2/I3为发电机侧电压电流，U4/U5/U6，I4/I5/I6为无穷大系统侧电压电流。
由于没有连接负载，在正常情况下并网后电流几乎接近于0，如上表所示。
并网型风力发电机的建模与仿真
发电机与高速旋转的风轮机转轴相连接，将机械 能转换为电能。 ２．１风轮机输出的机械转矩
风轮机输出的机械转矩：
Ｔ。＝｝叩邬３孵ｎⅣ×１０＿３／入ＰⅣ （１）
为定子漏抗标么值；ｘ２为转子漏抗标么值；‰为激
磁电抗标么值；ｘ：ｘ，＋‰；Ｔ７由为定子开路时转子绕
组的时间常数，丁仁（ｘ２＋ｘ脚）／Ｒ：。
转子运动方程：
导∞， 譬ｄ：ｆ 而一％。
异步发电机的转差率为ｓ＝（俨∞。）／∞。
则鲁＝告警，将其代人上式：
礤＝矸一瓦
（６）
式中：乃为异步电机机组的惯性时间常数，耳为风 轮机轮毂侧机械转矩，瓦为异步发电机的电磁转
统的仿真参数是取自布尔津实际电网，状态变量 的输入选取阶跃函数。仿真异步电机作为发电机 状态运行时起动或受到小干扰时的动态过程，电 机的暂态电势可反映定子电流，从仿真结果（图 ２）可以看出，系统在短时间内进入了稳定状态， 仿真结果与理论分析的波形较吻合。
由于实际风速是随机的，因此风电系统的风 速也为随机输入，其仿真曲线（图５，６）与实际单 台风力发电机的出力曲线很相似。风速大，其出 力也大；风速小，其出力也小。可见风速对风力机 的性能有非常大的影响，风速是系统的主要扰动 源。电网电流扰动对系统的影响相对来说较小， 说明该四阶数学模型是正确的。 ４结束语
［４］ 施阳．ＭＡＴＬＡＢ语言精要及动态仿真工具ＳＩＭＵＵＮＫ 【Ｍ】．西安：西北工业大学出版社，１９９７．
［５】李光琦．电力系统暂态分析【Ｍ】．北京：水利电力出版 社．１９８５．
万方数据
风电并网系统的建模与仿真
风电并网系统的建模与仿真随着可再生能源的快速发展，风力发电成为了一种在能源产业中越来越重要的能源形式。
风电并网系统的建模与仿真是评估风电系统性能并优化设计的关键步骤。
本文将探讨风电并网系统模型的建立和仿真方法，以及其在系统性能分析、控制策略设计等方面的应用。
首先，对于风电并网系统的建模，需要考虑风机、变流器、直流侧电容滤波器、电网以及控制系统等多个组成部分。
建立准确的系统模型可以更好地分析系统工作状态、性能和稳定性，并为系统设计和优化提供指导。
一种常用的风电机组模型是基于双馈感应发电机（DFIG）的模型。
该模型主要包括机械侧转子和电气侧定子两个部分，并考虑了风速、转速、电网电压等外部环境因素的影响。
同时，还需要将风电机组模型与电网系统模型相连接，建立整个风电并网系统的模型。
在风电并网系统的仿真中，首先需要确定仿真目标和仿真环境。
目标可以包括系统性能评估、控制策略优化、电网稳定性分析等方面。
仿真环境涉及到模型选择、仿真工具的选择等。
常用的风电并网系统仿真工具包括MATLAB/Simulink、PSCAD、DIgSILENT等。
这些工具提供了丰富的风电机组模型和电网系统模型，并具备强大的仿真功能和分析工具。
选择合适的仿真工具可以根据实际需求和个人偏好。
在风电并网系统的仿真中，需要考虑多个因素的影响，包括风速、风向、电网电压、电网频率等。
对于不同的仿真目标，需要确定相应的输入信号和评估指标。
例如，对于电网稳定性分析，可以采用短路故障或过载故障等情况进行仿真，评估系统的动态响应和稳定性能。
在风电并网系统的仿真中，还需要考虑系统的控制与调节策略。
常见的风电控制策略包括最大功率点跟踪控制、无功功率调节控制、跟踪电网电压和频率等。
仿真可以帮助评估不同控制策略的性能，并优化参数设置，以实现最佳的系统性能。
另外，风电并网系统的仿真还可以用于故障诊断、故障定位等方面。
通过模拟不同故障情况，可以评估系统的抗干扰能力和故障响应能力，并提供相应的诊断和定位方法。
新能源发电与并网技术仿真报告
新能源发电与并网技术仿真报告静态模型：基于双馈感应电机的变速风电机组属于变速恒频的风电机组，由于具有变速运行的特性，能够提高风电机组的风能转换效率，实现最大风能捕获并减小风电机组机械部件所受应力；并且能够通过变频器控制系统将发电机有功、无功功率实现解祸控制，调节改善风电场的功率因数及电压稳定性，因此近几年来逐步取代了基于普通异步发电机的恒速风电机组成为当前新建风电场采用的主流机型。
双馈感应发电机是在普通绕线式异步感应电机的基础上，外加了连接在转子滑环与定子之间的四象限变频器及其控制系统而构成的。
通过双馈电机的部分功率变频器与电网之间交换转差功率，并可以通过变频器实现对整个双馈电机有功、无功功率的控制。
图2-6为典型双馈感应发电机结构，其转子的电角速度碑、转子外加励磁电源产生的旋转磁场角速度叭与同步磁场转速叭的关系为：双馈感应发电机为异步运行，其转子转速可以通过改变交流励磁电源的频率进行调节，克服了传统同步发电机必须严格同步的限制，把发电机机械与电气之间的刚性联系变为柔性的联系。
1 2-8所示：双馈感应发电机的静态等值电路如图1. 双馈感应电机的能量传递双馈感应发电机不同于普通的异步机，其在s>O次同步运行及s<O时为超同步运行状态下都可以作为发电机状态运行，但其功率流向有所不同。
对于发电机定子绕组：两边同乘以sj，则：电磁功率：上式是对应于电动机惯例规定正方向下的表示方法，对应于发电机的能量传递，应当以发电机惯例规定的正方向表示，上式化为：对于发电机转子绕组：两边同乘以rj，则：取实部得电磁功率：稳态运行时，双馈感应发电机的能量传递和发电机的运行状态有关，运行在发电机状态时有Pmech>0。
（1）发电机运行在次同步状态时，O<s<1：此时有：转子绕组从变频器侧吸收电功率，其功率传递如图2-9所示。
（2）发电机运行在超同步状态时，s<O：当转差率s较大，此时转差功率较大，除了提供转子绕组的功率损耗(Pcu2)，还有一部分功率(转差功率)通过转子绕组与变频器回路馈入电网。
风电场并网系统模型建立与仿真分析
风电场并网系统模型建立与仿真分析随着环境保护意识的增强和可再生能源的发展，风电场作为清洁能源的代表之一，在全球范围内得到了广泛的应用和推广。
风电场并网系统的建立和优化对于提高电网的稳定性和可靠性具有重要意义。
本文将从模型建立与仿真分析的角度出发，探讨风电场并网系统的相关内容。
一、风电场特点分析风电场具有不稳定性和间歇性的特点，受风速、风向等外部环境因素的影响较大。
因此，建立准确的风电场模型对于系统的稳定运行至关重要。
二、风电场模型建立1. 风机模型：风机是风电场的核心组成部分，其动态特性直接影响到系统的运行效果。
常用的风机模型包括理想风机模型、双馈感应发电机模型等。
2. 风电场电气模型：风电场的电气模型主要包括发电机、变流器、变压器、电缆等组成部分。
其中，变流器模型的建立尤为关键，它将风机产生的交流电转换为直流电并与电网进行连接。
3. 电网模型：电网模型考虑了电网的拓扑结构、参数以及负荷特性等因素，是风电场并网系统模型中不可或缺的一部分。
三、风电场并网系统仿真分析1. 系统稳定性分析：通过仿真分析风电场并网系统的稳定性，包括电压稳定性、频率稳定性等方面，评估系统在不同工况下的运行性能。
2. 响应特性分析：研究风电场对于电网故障的响应特性，包括过电压、过流等现象，并针对性地优化系统控制策略。
3. 接口协调分析：分析风电场与电网之间的接口协调问题，包括功率控制、电压控制等方面，确保系统的安全稳定运行。
四、结论与展望通过模型建立与仿真分析，可以更加全面地了解风电场并网系统的运行特性，为系统的设计优化和控制策略提供重要参考。
未来，随着风电技术的进一步发展和完善，风电场并网系统模型建立与仿真分析将会更加精准和可靠，为清洁能源的推广和应用提供更加坚实的技术支持。
光伏并网发电系统的建模与数字仿真
光伏并网发电系统的建模与数字仿真一、电力系统数字仿真概述系统数字仿真是一门新兴学科，是计算机科学、计算数学、控制理论和专业应用技术等学科的综合。
生产和科学技术的发展使完成某种特定功能的各事物相互之间产生了一定的联系，形成各种各样的系统。
为研究、分析和设计系统，需要对系统进行试验。
由于电力系统数字仿真具有不受原型系统规模和结构复杂性的限制，能保证被研究、试验系统的安全性和具有良好的经济性、方便性等许多优点，正被愈来愈多的科技人员所关注，并已在研究、试验、工程、培训等多方面获得广泛的应用。
电力系统数字仿真技术(器)的研究、开发，包括数学模型、仿真软件、模型结构、仿真算法分析方法等，不断有新的成果涌现。
各种培训仿真器和研究用实时仿真器的研制和应用也大大推动了电力系统数字仿真技术的发展。
随着电力系统的发展和一些最新的计算机技术、人工智能技术、新的数值计算方法和实时仿真技术在电力系统数字仿真中的应用，数字仿真对电力工业的发展将会做出更大的贡献。
1.1系统仿真的含义仿真（simulation）这个词被引入科技领域，受到广大科技人员的认可，但是其含义在许多科技文献中说法并不一致。
其中认为仿真的广义定义为“仿真是用模型研究系统”。
精确的定义为“仿真是用数值模型研究系统在规定时间内的工作特征”。
有的论著把在数字计算机上的“活的”模型做试验称为系统数字仿真。
1.2系统数字仿真的用途由于系统数字仿真作为一种研究、试验和培训手段具有极好的经济性和实用性，几乎可以应用于任何一种工程与非工程领域。
就工程领域应用而言，它的应用范围主要在以下几个方面：a.系统规划、设计与试验;b.系统动态特征的分析与研究;c.系统在运行中的辅助决策、管理与控制;d.系统运行人员的教学培训，例如载体的操纵、系统的控制与操作、系统过程的博奕决策等。
1.3系统数字仿真的特点a.不受原型系统规模和结构复杂性的限制;b.保证被研究和试验系统的安全性;c.系统数字仿真试验具有很好的经济性、有效性和方便性;d.可用于对设计中未来系统性能的预.1.4建立数学模型和仿真模型的任务建立数学模型的任务是根据系统仿真目的和原型与模型的数学相似原则构造模型的数学描述。
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.32发电机并网条件分析。
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42.1并网的理想条件。
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.42.2相位差、频率差和电压差对滑差的影响。
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.. (4)3发电机并网模型建立。
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63.1 仿真模型.。
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2 系统仿真模型的建立。
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74发电机并网过程仿真分析。
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..84。
1 潮流计算和初始状态设置。
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2 发电机并网仿真。
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85仿真结果分析。
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.96总结。
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14参考文献。
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140前言计算机仿真技术己成为电力系统研究、规划、设计和运行等各个方面的重要方法和手段.由于电力系统的特殊性，很多研究无法采用实验的方法进行, 仿真分析显得尤为重要。
发动机并网是电力系统中常见而重要的一项操作，不恰当的并列操作将导致严重的后果。
因此，对同步发电机的并列操作进行研究, 提高并列操作的准确度和可靠性，对于系统的可靠运行具有很大的现实意义。
MATlAB是高性能数值计算和可视化软件产品.它由主包、Simulink 及功能各异的工具箱组成.从版本开始增加了一个专用于电力系统分析的PSB（电力系统模块，Powersystem blockset ）。
PSB中主要有同步机、异步机、变压器、直流机、特殊电机的线性和非线性、有名的和标么值系统的、不同仿真精度的设备模型库单相\三相的分布和集中参数的传输线单相、三相断路器及各种电力系统的负荷模型、电力半导体器件库以及控制和测量环节。
再借助其他模块库或工具箱,在Simulink环境下, 可以进行电力系统的仿真计算, 并可方便地对各种波形进行图形显示.本文以一单机一无穷大系统为模型，在环境下使用GUI、Simulink、m语言等创建一发电机并网过程分析与仿真系统。
该系统可以对多种情况下的发电机并网过程进行仿真分析，并将仿真结果显示于GUI界面.1设计任务及要求分析1.1设计目的通过发电机并网模型的建立与仿真分析,使学生掌握发电机并网方法和Matlab/Simulink中的电力系统模块（PSB），深化学生对发电机并网技术的理解,培养学生分析、解决问题的能力和Matlab软件的应用能力。
1.2设计内容和基本要求设计内容主要包括发电机并网模型的建立和并网过程的Matlab仿真。
基本要求如下:1、发电机并网条件分析；2、发电机并网模型的建立；3、分别对发电机端电压电压与电网电压幅值、频率和初相位在各种匹配情况下，发电机并网过程的仿真;4、理论分析结果与仿真分析结果的比较.2发电机并网条件分析2。
1 并网的理想条件同步发电机组并列运行，并列断路器合闸时冲击电流应尽可能的小,其瞬时最大值一般不宜超过1—2倍的额定电流；发电机组并入电网后,应能迅速进入同步运行状态,其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动［1]。
为了减小电网与发电机组组成的回路内产生的瞬时冲击电流，需保证同步发电机电压与电网并网瞬时电压相等,所以发电机并网的理想条件为:1、应有一致的相序;2、方应有相等的电压有效值；3、方应有相同或者十分接近的频率和相位。
若满足理想条件，则并列合闸冲击电流为零,且并列后发电机与电网立即进入同步运行，无任何扰动现象。
但在实际操作中，三个条件很难同时满足，而并列合闸时只要冲击电流较小，不危及电气设备，合闸后发电机组能迅速拉入同步运行且对电网影响较小，因此实际并列操作允许偏离理想条件一定范围时进行合闸操作。
2。
2 相位差、频率差和电压差对滑差的影响利用Matlab绘图工具可得到各种情况下滑差电压波形,设电网电压为=wt+U，图1为频差为0。
5Hz、电压差和相位差为零的滑差电压波形。
图2 sin(100α)为频差为0。
5Hz、相位差为60°、电压差为零的滑差电压波形。
图3为电压差为10V、频差为0.5Hz相位差为零的滑差电压波形。
00.51 1.52 2.53 3.54-200-150-100-5050100150200t/s U /V频差为0.5Hz图1 频差为0.5Hz 、电压差和相位差为零的滑差电压波形图00.51 1.52 2.53 3.54-200-150-100-5050100150200t/s U /V频差为0.5Hz 相位差为60°图2 频差为0.5Hz 、相位差为60°、电压差为零的滑差电压波形图00.51 1.522.533.54-200-150-100-5050100150200t/v U /V 频差为0.5Hz 压差为10V图3 电压差为10V 、频差为0.5Hz 相位差为零的滑差电压波形图由图1和图2可知当电压差为零时滑差电压包络线都过零点，此时合闸则没有冲击电流.而有电压差时（如图3）滑差只有最小值而不过零点，因此无论何时合闸都存在冲击电流，不利于系统稳定。
3发电机并网模型建立发电机并网模型可用单机-无穷大系统模拟，由此分析发电机并网的动态过程。
图4所示为单机-无穷大系统。
变压器图4 单机-无穷大系统3。
1 仿真模型单机即同步发电机,这里选用Synchronous Machine ，参数：;1.0";0053.0";01.1';18.01;243.0";474.0;252.0";296.0';305.1;8.13;200===========Tqo Td Td X Xq Xq Xd Xd Xd kV V MW P n n变压器模型选用Three —phase Transformer ，Yg,参数:;500;500;08.021;0027.021;230/8.132/1;60;210=========Lm Rm L L R R kV kV V V Hz fn MW P n无穷大系统用powerlib 中的inductive source with neutral 模块表示,参数: ;10/;230;60;10000====R X kV V Hz fn MVA P n系统负荷分别为MW MW 105、。
3.2 系统仿真模型的建立打开Matlab/simulink/simpowersystems/blocklibary ，新建一个mdl 文件，将所需的同步电机、变压器、线路、无穷大系统和负荷模型（按3。
1选定的系统模型)拖到该文件下,为便于对电动机的各参量进行设置和检测,还加入了调速系统模型Hydraulic Turbineand Governor 、励磁调节器Excitation System 和多路选择器BusSelector,从同步发电机的测量端子m 引出发电机的参数通过BusSelector 得到各参数，联接到励磁调节器和调速器的输入端口。
按下图连线，建立发电机并网的仿真模型。
图5 发电机并网的仿真模型发电机设为PU结点,Bustype 为pv generator。
变压器采用YgYg接线，可省去计算电压相角时相位差的变化。
通过双击各模块,在弹出的窗口中可实现对其参数的设置和变更.对需要测量的量可直接引出端口接示波器，便于观察波形或进行数据分析。
完成仿真模型建立后，拖入一个Power GUI到文件中，如图5所示。
4发电机并网过程仿真分析4。
1 潮流计算和初始状态设置在并网仿真之前需先通过Power GUI进行潮流计算，使发电机电压发出电压满足并网幅值、相角、频率要求后可进行仿真，相当于发电机并网后的动态过程。
为充分研究并网条件，分别对不同条件下的情况进行仿真分析，并做相应波形对比。