MATLABSimulink电力系统建模与仿真第9章 MATLAB在风力发电技术中的应用仿真
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9.2.1 基于双馈感应发电机的变速风电机组的工作原理 9.2.2 双馈变速风电机组的模型仿真
图9-11 装有部分负载变频器的双馈变速风电机组
9.2.2 双馈变速风电机组的模型仿真
1.双馈变速风电机组模块简介及参数设置 2.风速波动时风电机组输出特性仿真 3.电网故障时风电机组输出特性仿真
A B C Fa u l t
B25 (25 kV)
3.3ohms
A
A
B
B
C
C
10 km line
A B C
Plant 2 MVA
y
From Workspace
[T ri p_WT ]
wi n d
WWinndd((mm/s/s)) Trriipp
<Vdc (V)>
A
a
B
b
C
c
35 kV/ 575 V 6*2 MVA
A B C
aA
施加于发电机上的机械转
矩，它是以发电机额定容量
作为基准值的标幺值
7
Te (pu)
以发电机额定容量作为基
准值的电磁转矩
8
Pitch_angle(deg)
桨距角
图9-8 From Workshop参数设置对话框
图9-9 风速波动时风电机组的输出特性
图9-10 电网故障时风电机组的输出特性
9.2 双馈变速风电机组的仿真实例
C p 0.2
0.1
0o
10o
2.5o
5o
0.0
-0.1 0
25o
2
4
6
15o
8 10 12 14 16
图9-3 关系曲线
9.1.2 定速风电机组的模型仿真
1.定速风电机组模块简介及参数设置 2.风速波动时风电机组输出特性仿真 3.电网故障时风电机组输出特性仿真
A B C Three-Phase Source
A
N
B
C
220 kV
A
A
B
B
C
C
2500 MVA X0/X1=3
aA
A
a
bB
B
b
cC
C
c
B120 220 kV/35 kV (120 kV) 47 MVA
a
A
b
B C
c
N
Gro u n d i n g T ransform er X0=4.7 Ohms
A
A
B
B
C
C
20 km line
aA bB cC
图wenku.baidu.com-4
[Tm]
1
Vabc A
[Vabc_B1]
A
Iabc
[Iabc_B1]
com
a
2
aB
B
b
A b
B
3
cC
C
c
C B1
Trip Breaker1
NOT
2
[S] Q
Convert
T ri p
Co n ve rsi o n
R !Q
com a
A B
A B
b
C
Cc
Generator speed (pu)
A
a
B
b
C
c
220kV/35kV
Phasors pow ergui
[m_wt]
A
A
B
B
C
C
Line1
A B C Three-Phase Fault
<wr (pu)> <P (pu)> <Q (pu)>
|u| <Vabc (cmplx) (pu)>
y From Workspace
0 Constant
A
Motor_Speed Motor Speed (pu)
Gri d Data acquisition
Gri d
V1_B575 I1_B575
wi n d Wind speed (m/s)
Pos. seq. V1_B575 (pu) Pos. seq. I1_B575 (pu)
P_mean Generated P(MW)
a
B
b
C
c
25 kV/ 575 V 12 MVA
Aa
Bb
Cc
B575_1 (575 V)
P <------
Q ------>
Scope
Wwiinnd ((mm//ss))
Ttrriipp
A
m
B
C
Wind Turbine Induction Generator
(Phasor Type)
[m_wt] Goto
<Rotor speed (wm)> <Electromagnetic torque Te (pu)>
[Vabc_B1] [Iabc_B1]
Vabc_B1 Iabc_B1
[wr] [Te]
Pmes
[wr]
wr
Pnom/1000
[Tm] [Te] [p i tch ]
Tm
Te
m
1
m
Pitch_angle (deg)
以发电机额定电压为基准 值的流入定速风电机组端口 电流相量
以发电机额定容量作为基 准值的定速风电机组输出的 有功功率正值表示机组产生 有功功率
以发电机额定容量作为基 准值的定速风电机组输出的 无功功率正值表示机组产生 无功功率
表9-1 定速风电机组的内部信号
5
wr (pu)
发电机转子转速
6
Tm (pu)
Tm (pu)
Pitch angle (deg)
Wind speed (m/s)
Wind Turbine
Wi n d _ On
[wr]
[p i tch ] PI
1
Rate Limiter
Wind (m/s)
Pmec/Pnom
Tm
A m
B
C
Asynchronous Machine
Trip Breaker2
A
bB
B
cC
B575
C
m <wr (pu)>
<Pitch_angle (deg)>
(575 V)
Wind Turbine
Doubly-Fed Induction Generator
Load
(Phasor Type)
500 kW 6 x 1.5 MW
Vdc wr p i tch
Vabc_B120
Vabc_B120 (pu)
Data acquisition
图9-5
图9-6 风力机数据参数对话框
图9-7 发电机数据参数对话框
信号 1 2 3
4
表9-1 定速风电机组的内部信号
信号名称 Vabc(cmplx)(pu) Iabc(cmplx) (pu) P (pu)
Q (pu)
信号定义
以发电机额定电压为基准 值的定速风电机组出口电压 相量（相电压）
Vabc_B25
Vabc_B25 (pu)
Vabc_B575
Vabc_B575 (pu)
P_B25
P_B25 (MW)
Q_B25
Q_B25 (Mv ar)
V1_Plant V_Plant 2.3kV pos. seq. (pu)
I Plant pos. seq. (pu/2 MVA) I1_Plant
第9章 MATLAB在风力发电技术中的应 用仿真
9.1 定速风电机组的仿真实例 9.2 双馈变速风电机组的仿真实例
图9-1 风电机组通用动态模型框图
9.1 定速风电机组的仿真实例
9.1.1 定速风电机组的工作原理 9.1.2 定速风电机组的模型仿真
图9-2 基于普通感应发电机的定速风电机组
0.5 0.4 0.3
图9-11 装有部分负载变频器的双馈变速风电机组
9.2.2 双馈变速风电机组的模型仿真
1.双馈变速风电机组模块简介及参数设置 2.风速波动时风电机组输出特性仿真 3.电网故障时风电机组输出特性仿真
A B C Fa u l t
B25 (25 kV)
3.3ohms
A
A
B
B
C
C
10 km line
A B C
Plant 2 MVA
y
From Workspace
[T ri p_WT ]
wi n d
WWinndd((mm/s/s)) Trriipp
<Vdc (V)>
A
a
B
b
C
c
35 kV/ 575 V 6*2 MVA
A B C
aA
施加于发电机上的机械转
矩，它是以发电机额定容量
作为基准值的标幺值
7
Te (pu)
以发电机额定容量作为基
准值的电磁转矩
8
Pitch_angle(deg)
桨距角
图9-8 From Workshop参数设置对话框
图9-9 风速波动时风电机组的输出特性
图9-10 电网故障时风电机组的输出特性
9.2 双馈变速风电机组的仿真实例
C p 0.2
0.1
0o
10o
2.5o
5o
0.0
-0.1 0
25o
2
4
6
15o
8 10 12 14 16
图9-3 关系曲线
9.1.2 定速风电机组的模型仿真
1.定速风电机组模块简介及参数设置 2.风速波动时风电机组输出特性仿真 3.电网故障时风电机组输出特性仿真
A B C Three-Phase Source
A
N
B
C
220 kV
A
A
B
B
C
C
2500 MVA X0/X1=3
aA
A
a
bB
B
b
cC
C
c
B120 220 kV/35 kV (120 kV) 47 MVA
a
A
b
B C
c
N
Gro u n d i n g T ransform er X0=4.7 Ohms
A
A
B
B
C
C
20 km line
aA bB cC
图wenku.baidu.com-4
[Tm]
1
Vabc A
[Vabc_B1]
A
Iabc
[Iabc_B1]
com
a
2
aB
B
b
A b
B
3
cC
C
c
C B1
Trip Breaker1
NOT
2
[S] Q
Convert
T ri p
Co n ve rsi o n
R !Q
com a
A B
A B
b
C
Cc
Generator speed (pu)
A
a
B
b
C
c
220kV/35kV
Phasors pow ergui
[m_wt]
A
A
B
B
C
C
Line1
A B C Three-Phase Fault
<wr (pu)> <P (pu)> <Q (pu)>
|u| <Vabc (cmplx) (pu)>
y From Workspace
0 Constant
A
Motor_Speed Motor Speed (pu)
Gri d Data acquisition
Gri d
V1_B575 I1_B575
wi n d Wind speed (m/s)
Pos. seq. V1_B575 (pu) Pos. seq. I1_B575 (pu)
P_mean Generated P(MW)
a
B
b
C
c
25 kV/ 575 V 12 MVA
Aa
Bb
Cc
B575_1 (575 V)
P <------
Q ------>
Scope
Wwiinnd ((mm//ss))
Ttrriipp
A
m
B
C
Wind Turbine Induction Generator
(Phasor Type)
[m_wt] Goto
<Rotor speed (wm)> <Electromagnetic torque Te (pu)>
[Vabc_B1] [Iabc_B1]
Vabc_B1 Iabc_B1
[wr] [Te]
Pmes
[wr]
wr
Pnom/1000
[Tm] [Te] [p i tch ]
Tm
Te
m
1
m
Pitch_angle (deg)
以发电机额定电压为基准 值的流入定速风电机组端口 电流相量
以发电机额定容量作为基 准值的定速风电机组输出的 有功功率正值表示机组产生 有功功率
以发电机额定容量作为基 准值的定速风电机组输出的 无功功率正值表示机组产生 无功功率
表9-1 定速风电机组的内部信号
5
wr (pu)
发电机转子转速
6
Tm (pu)
Tm (pu)
Pitch angle (deg)
Wind speed (m/s)
Wind Turbine
Wi n d _ On
[wr]
[p i tch ] PI
1
Rate Limiter
Wind (m/s)
Pmec/Pnom
Tm
A m
B
C
Asynchronous Machine
Trip Breaker2
A
bB
B
cC
B575
C
m <wr (pu)>
<Pitch_angle (deg)>
(575 V)
Wind Turbine
Doubly-Fed Induction Generator
Load
(Phasor Type)
500 kW 6 x 1.5 MW
Vdc wr p i tch
Vabc_B120
Vabc_B120 (pu)
Data acquisition
图9-5
图9-6 风力机数据参数对话框
图9-7 发电机数据参数对话框
信号 1 2 3
4
表9-1 定速风电机组的内部信号
信号名称 Vabc(cmplx)(pu) Iabc(cmplx) (pu) P (pu)
Q (pu)
信号定义
以发电机额定电压为基准 值的定速风电机组出口电压 相量（相电压）
Vabc_B25
Vabc_B25 (pu)
Vabc_B575
Vabc_B575 (pu)
P_B25
P_B25 (MW)
Q_B25
Q_B25 (Mv ar)
V1_Plant V_Plant 2.3kV pos. seq. (pu)
I Plant pos. seq. (pu/2 MVA) I1_Plant
第9章 MATLAB在风力发电技术中的应 用仿真
9.1 定速风电机组的仿真实例 9.2 双馈变速风电机组的仿真实例
图9-1 风电机组通用动态模型框图
9.1 定速风电机组的仿真实例
9.1.1 定速风电机组的工作原理 9.1.2 定速风电机组的模型仿真
图9-2 基于普通感应发电机的定速风电机组
0.5 0.4 0.3