基于三種風力發電機模型的研究與分析

烏海強（福建省福能新能源有限責任公司,福建 莆田 351100）

基于三種風力發電機模型的研究與分析

烏海強
（福建省福能新能源有限責任公司,福建 莆田 351100）

本文通過建立普通異步風力發電機模型、雙饋感應風力發電機模型、直驅永磁同步風力發電機模型，研究了3種模型的基本組成形式以及對電力系統的影響，通過分析為今后新能源的研究奠定了理論基礎。

新能源發電;風力發電機;影響分析

1 異步風力發電機模型

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

這樣便得到了常見異步風電機簡單系統中小干擾穩定性研究分析的狀態方程式，從而可將上述狀態矩陣用于小擾動穩定性的研究與分析。

2 雙饋感應風力發電機模型

圖2中，雙饋感應風力發電機組與無窮大系統（無窮大母線）以輸電線路和升壓變壓器相連，組成了簡單的系統。其中，無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，雙饋感應發電機的定子通過三繞變壓器與網側變頻設備相連，我們可以用下圖變壓器的表現方式對兩者間（發電機定子與網側）的電壓等級的差異進行描述。

我們在組建雙饋感應風電機的簡單系統時，不計變壓與輸電線路的電阻，簡化得到下列公式：

方程轉換至坐標中的圖3如下：

最后能夠得到簡易雙饋感應風電機組的小振動穩定性模型公式：

3 直驅永磁同步風力發電機模型

圖4中，直驅永磁同步風力發電機組與無窮大系統（無窮大母線）組成了簡單的系統。其中，無窮大母線有著一定的電壓幅值，并且相角值為0。

該簡單系統的數學公式是基于α-β參考坐標系組建的，而網側變頻設備模型公式則是基于d-q參考坐標系組建的，對坐標系進行風電機組穩定狀態點附近線性化處理式，能夠確定直驅永磁同步風電機組的小擾動穩定性模型方程：

4 結語

本文為了能夠分析風電機組的組成結構，故而建立永磁同步發電機組的模型，同時也進行了普通異步發電機組、雙饋感應發電機組及其控制系統的組建工作，從而得出以下推論：當無窮大系統和普通異步風電機組、雙饋感應風電機組以及直驅永磁同步風電機組分別進行重組，成為簡單的風力發電系統，這三個簡單的風力發電系統有兩個共同點：第一，阻尼性較強；第二，都存在振蕩模式和衰減模式兩種模式；對于每一種系統，其振蕩模式產生的原因是不相同的，簡單普通異步風力發電系統振蕩模式產生的原因是風力機的軸系扭曲角和風力機的轉速；簡單雙饋感應風力發電系統振蕩模式產生的原因是發電機的暫態電勢和發電機的轉差率；簡單直驅永磁同步風力發電系統振蕩模式產生的原因是定子電流q軸分量。