论文部分内容阅读
风能作为一种可再生,无污染而且开发相对经济的特质使得包括永磁同步风力发电机(PMSG)在内的风力发电行业的装机容量和发电量在过去的二十年的时间里都有了显著的增长。这引起了对故障情况下含PMSG风电场电网动态性能的关注,而含PMSG风电场的电网的暂态过程前提是对PMSG风电场的可靠建模。文章首先对PMSG单元沿着能量转化、传递的轨迹依次建立了PMSG空气动力学模型,传动链模型,变流器详细模型以及直流桥的数学模型。并且介绍了机侧变流器、网侧变流器以及直流桥的控制策略。并在此基础上关于对称电压跌落情况下的PMSG单元进行了建模。提出了用一个受电压跌落深度,以及跌落前有功水平控制的受控电流源来表征对称跌落下的PMSG对外电气特性的观点,并给出了相应的计算公式。通过对正负序双电流环控制策略下的各正负序电气量的变换关系进行了详细的推导,得出了在现有的保持输入到电网侧有功功率二倍频波动为零的基础上正负序交直流分量所必须满足的约束条件。后针对现行的控制策略无法以解析的形式给出PMSG输入到电网的有功功率,无功功率给定值的情况。本文在验证并吸收了电压跌落因子的定义的基础上提出通过优化计算代替控制过程来求取网侧变流器无功功率实际值的方法。针对实际PMSG系统并网电抗器的存在导致的网侧变流器端口输出有功功率恒定与并网点有功功率恒定不可兼得的矛盾。发生小值电压跌落以及正常运行时选择保持网侧变流器端口输出有功功率恒定的策略,以减小直流桥的有功功率二倍频波动。这时仍旧依照严重电压跌落时采取的方法,用优化计算代替控制过程,得到了小值不平衡状态下的PMSG单元模型。基于以上分析,本文得出了在电网电磁暂态条件下PMSG可以等效为受电压跌落深度和故障前有功控制的受控电流源的结论。在对比了之前关于双馈异步风力发电机聚合建模之后,提出了忽略所有集电线路、升压变直接等效为电流源向量求和的简单聚合方法。