烏海強(qiáng)（福建省福能新能源有限責(zé)任公司,福建 莆田 351100）

基于三種風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型的研究與分析

烏海強(qiáng)
（福建省福能新能源有限責(zé)任公司,福建 莆田 351100）

本文通過(guò)建立普通異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型、雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型、直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型，研究了3種模型的基本組成形式以及對(duì)電力系統(tǒng)的影響，通過(guò)分析為今后新能源的研究奠定了理論基礎(chǔ)。

新能源發(fā)電;風(fēng)力發(fā)電機(jī);影響分析

1 異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型

圖1中，常見(jiàn)的異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與無(wú)窮大系統(tǒng)（無(wú)窮大母線）以輸電線路和升壓變壓器相連，組成了簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。其中，無(wú)窮大母線有著一定的電壓幅值，并且相角值為0。最后得到了系統(tǒng)方程：

這樣便得到了常見(jiàn)異步風(fēng)電機(jī)簡(jiǎn)單系統(tǒng)中小干擾穩(wěn)定性研究分析的狀態(tài)方程式，從而可將上述狀態(tài)矩陣用于小擾動(dòng)穩(wěn)定性的研究與分析。

2 雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型

圖2中，雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與無(wú)窮大系統(tǒng)（無(wú)窮大母線）以輸電線路和升壓變壓器相連，組成了簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。其中，無(wú)窮大母線有著一定的電壓幅值，并且相角值為0。通常情況下，雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的定子通過(guò)三繞變壓器與網(wǎng)側(cè)變頻設(shè)備相連，我們可以用下圖變壓器的表現(xiàn)方式對(duì)兩者間（發(fā)電機(jī)定子與網(wǎng)側(cè)）的電壓等級(jí)的差異進(jìn)行描述。

我們?cè)诮M建雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)的簡(jiǎn)單系統(tǒng)時(shí)，不計(jì)變壓與輸電線路的電阻，簡(jiǎn)化得到下列公式：

方程轉(zhuǎn)換至坐標(biāo)中的圖3如下：

最后能夠得到簡(jiǎn)易雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的小振動(dòng)穩(wěn)定性模型公式：

3 直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型

圖4中，直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與無(wú)窮大系統(tǒng)（無(wú)窮大母線）組成了簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。其中，無(wú)窮大母線有著一定的電壓幅值，并且相角值為0。

該簡(jiǎn)單系統(tǒng)的數(shù)學(xué)公式是基于α-β參考坐標(biāo)系組建的，而網(wǎng)側(cè)變頻設(shè)備模型公式則是基于d-q參考坐標(biāo)系組建的，對(duì)坐標(biāo)系進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組穩(wěn)定狀態(tài)點(diǎn)附近線性化處理式，能夠確定直驅(qū)永磁同步風(fēng)電機(jī)組的小擾動(dòng)穩(wěn)定性模型方程：

4 結(jié)語(yǔ)

本文為了能夠分析風(fēng)電機(jī)組的組成結(jié)構(gòu)，故而建立永磁同步發(fā)電機(jī)組的模型，同時(shí)也進(jìn)行了普通異步發(fā)電機(jī)組、雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)組及其控制系統(tǒng)的組建工作，從而得出以下推論：當(dāng)無(wú)窮大系統(tǒng)和普通異步風(fēng)電機(jī)組、雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組以及直驅(qū)永磁同步風(fēng)電機(jī)組分別進(jìn)行重組，成為簡(jiǎn)單的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，這三個(gè)簡(jiǎn)單的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)有兩個(gè)共同點(diǎn)：第一，阻尼性較強(qiáng)；第二，都存在振蕩模式和衰減模式兩種模式；對(duì)于每一種系統(tǒng)，其振蕩模式產(chǎn)生的原因是不相同的，簡(jiǎn)單普通異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)振蕩模式產(chǎn)生的原因是風(fēng)力機(jī)的軸系扭曲角和風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速；簡(jiǎn)單雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)振蕩模式產(chǎn)生的原因是發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電勢(shì)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率；簡(jiǎn)單直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)振蕩模式產(chǎn)生的原因是定子電流q軸分量。