双馈风电机组的建模仿真及其等值方法研究

李智才，李凤婷

(新疆大学电气工程学院，新疆 乌鲁木齐 830047)

0 引言

双馈风力发电机与电网柔性连接，可以根据风速的变化最大限度地捕获风能，也参与电力系统的无功调节，实现有功、无功功率的灵活控制，而且与转子绕组相连的变频器容量小，成本较低，已成为风力发电的研究热点和市场主流［1］。建立正确的双馈风机模型，正确模拟风机的端口特性是进行风机并网运行特性等后续研究的基础。目前普遍采用的双馈风电机组的建模及控制目标为:通过控制转子侧变流器，实现双馈电机定子绕组有功功率和无功功率解耦;通过控制网侧变流器，保持变换器直流电压恒定，交流侧相电压和电流同相位，交流侧相电流为正弦波的控制目标［2］。

随着风电技术的快速发展，风电场容量逐渐增大，在大型风电场并网系统的仿真分析中，若对每台双馈风电机组及其控制系统进行详细建模，将导致计算时间长、资源利用率低。因此，有必要对双馈机组风电场等效等值建模方法进行深入研究［3］。

这里在PSCAD/EMTDC仿真平台上进行双馈风力发电机组的建模，以阵风和渐变风为例，对风力发电机组并网运行的端口特性做了仿真分析，验证了模型的有效性。以此模型为基础，对双馈机组风电场进行等值建模，仿真分析了在稳态、暂态情况下等值模型的有效性。

1 双馈风电机组的数学模型

1.1 风力机输出功率和转矩

风力机是用来截获流动空气所具有的动能，并将风力机叶片迎风扫风面积内的一部分动能转换为机械能，其捕获风能所产生的机械输出功率为［4］