第9章-MATLAB在风力发电技术中的应用仿真

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图9-3关系曲线0246810121416-0.10.00.10.20.30.40.5o0o5.2o5o10o15o25pC9.1.2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图9-4Q------P------PhasorspowerguiWind(m/s)TripmABCmwind(m/s)tripABCWindTurbineInductionGenerator(PhasorType)ABCThree-PhaseSourceABCABCThree-PhaseFaultScope[m_wt]Goto[m_wt]yFromWorkspace0Constant|u|ABCabcB575_1(575V)ABCabc25kV/575V12MVAABCabc220kV/35kVABCABCLine1Vabc(cmplx)(pu)wr(pu)P(pu)Q(pu)图9-51m3C2B1AGeneratorspeed(pu)Pitchangle(deg)Windspeed(m/s)Tm(pu)WindTurbinecomABCabcTripBreaker2comABCabcTripBreaker1PIRateLimiterABCPnom/1000NOT[pitch][Vabc_B1][Tm][Iabc_B1][Te][wr][pitch][Te][Tm][wr][Iabc_B1][wr][Vabc_B1]Wind_OnVabc_B1Iabc_B1wrTmTePitch_angle(deg)PmesmDataacquisitionConvertConversionPmec/PnomR[S]!QQVabcIabcABCabcB1TmmABCAsynchronousMachine2Trip1Wind(m/s)Rotorspeed(wm)ElectromagnetictorqueTe(pu)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表9-1定速风电机组的内部信号信号信号名称信号定义1Vabc(cmplx)(pu)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）2Iabc(cmplx)(pu)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3P(pu)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4Q(pu)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5wr(pu)发电机转子转速6Tm(pu)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7Te(pu)以发电机额定容量作为基准值的电磁转矩8Pitch_angle(deg)桨距角图9-8FromWorkshop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图9-126x1.5MWwindturbine2windturbine1PhasorspowerguiV1_B575I1_B575P_meanQ_meanWindturbineDataacquisitionTripTripTimeWindTurbineProtectionWind(m/s)TripmABCmABCWind(m/s)TripWindTurbineDoubly-FedInductionGenerator(PhasorType)00ABCPlant2MVAABCLoad500kWABCNabcGroundingTransformerX0=4.7OhmsVabc_B120Vabc_B25Vabc_B575P_B25Q_B25V1_PlantI1_PlantMotor_SpeedGridDataacquisitionGrid[Trip_WT]pitchwrVdcwindwrVdcpitch[Trip_WT]windyFromWorkspaceABCABCFaultABCabcB575(575V)ABCabcB25(25kV)ABCabcB120(120kV)ABCabc35kV/575V6*2MVA3.3ohmsABCABC2500MVAX0/X1=3ABCabc220kV/35kV47MVANABC220kVABCABC20kmlineABCABC10kmlineVdc(V)wr(pu)Vabc_B120(pu)Vabc_B25(pu)Vabc_B575(pu)P_B25(MW)Q_B25(Mvar)Vdc(V)Speed(pu)Pos.seq.I1_B575(pu)MotorSpeed(pu)IPlantpos.seq.(pu/2MVA)V_Plant2.3kVpos.seq.(pu)Pitch_angle(deg)pitchangle(deg)GeneratedP(MW)Pos.seq.V1_B575(pu)GeneratedQ(Mvar)Windspeed(m/s)图9-13AsynchronousmachineStatorcurrents+Grid-sideconvertercurrents1m3C2B1A-K-pu-A-K-pu-AGeneratorspeed(pu)Pitchangle(deg)Windspeed(m/s)Tm(pu)WindTurbineVrefVrefQrefQrefIq_refIq_refs-+s-+[Ib][Vabc_B1][Beta][Ia][wr]Tm(pu)Vabc_B1(pu)V_ref(pu)Q_ref(pu)Iq_grid_conv_ref(pu)TripIa(pu)Ib(pu)wr(pu)Pitch_angle(deg)mGenerator&Converters[Ia][wr][Vabc_B1][Ib][Beta]Wind_OnVabcABCabcB12Trip1Wind(m/s)图9-14风力机数据参数对话框图9-15发电机数据参数对话框图9-16变换器数据参数对话框图9-17双馈变速风电机组风电机组在电压控制模式下参数对话框图9-18双馈变速风电机组在无功功率控制模式下参数对话框表9-2双馈变速风电机组输出信号信号信号名称信号定义1~3Iabc(cmplx)(pu)以发电机额定电压为基准值的流入风电机组端口电流相量4~6Vabc(cmplx)(pu)以发电机额定电压为基准值的风电机组出口电压相量（相电压）7~8Vdq_stator(pu)以发电机额定电压为基准值的风电机组定子直轴和交轴电压值9~11Iabc_stator(cmplx)(pu)以发电机额定电压为基准值的流入发电机定子的电流相量表9-2双馈变速风电机组输出信号12~13Idq_stator(pu)以发电机额定电压为基准值的风电机组定子直轴和交轴电流值14~15Vdq_rotor(pu)以发电机额定电压为基准值的风电机组转子直轴和交轴电压值16~17Idq_rotor(pu)以发电机额定电压为基准值的风电机组转子直轴和交轴电流值18wr(pu)发电机转子转速19Tm(pu)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20Te(pu)以发电机额定容量作为基准值的电磁转矩表9-2双馈变速风电机组输出信号21~22Vdq_grid_conv(pu)以发电机额定电压为基准值的风电机组电网侧变流器直轴和交轴电压值表9-2双馈变速风电机组输出信号信号信号名称信号定义23~25Iabc_grid_conv(cmplx)(pu)以发电机额定电压为基准值的风电机组电网侧变流器直轴和交轴电流相量26P(pu)以发电机额定容量作为基准值的双馈变速风电机组输出的有功功率正值表示机组产生有功功率27Q(pu)以发电机额定容量作为基准值的双馈变速风电机组输出的无功功率正值表示机组产生无功功率28Vdc(V)变换器直流环节电压29Pitch_angle(deg)桨距角图9-19电压控制模式下风电机组输出特性变化曲线图9-20无功功率控制模式下风电机组输出特性变化曲线图9-21电网故障时电压控制模式下风电机组输出特性变化曲线图9-22电网故障时无功功率控制模式下风电机组输出特性变化曲线