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包含風電場電力系統的小干擾穩定分析建模和仿真

2009-06-13 來源:互聯網 瀏覽數:2216


式中Tw為風輪機葉片產生的轉矩;ρ為空氣密度;R為葉片半徑;vw為作用于葉片的風速;  為葉尖速率比;Ω為葉片機械角速度;ΩN和PN分別為風輪機額定的機械角速度和功率;Cp為風輪機轉換效率系數,它是風輪機葉尖速率比λ和槳距角β的非線性函數。
    (2)輪轂用于連接葉片和齒輪箱,具有較大慣性,其兩邊的轉矩可用一階慣性環節表示

式中TT為齒輪箱輸入側的轉矩;τh為輪轂的慣性時間常數。
    (3)齒輪箱和聯軸器為傳動裝置,傳遞風輪機和異步發電機之間的轉矩,其動態方程如下 

式中w為風輪機轉速,Tm為齒輪箱輸出側的轉矩;ττ為齒輪箱的慣性時間常數。由于風力發電機穩態運行時,風輪機轉速基本保持不變,可認為 為零。因此近似認為Tm和TT相等。
2.2  槳距控制系統
    風輪機風能轉換效率系數Cp是葉尖速率比和槳距角的函數。當風速變化時,風輪機運行點將發生變化,為了保證風能的轉換效率和風輪機的平穩輸出,需要對風輪機的槳距進行調整。槳距控制系統通常用下式表達:

式中β為槳距角;τβ為槳距控制系統的慣性時間常數。這里未考慮槳距控制的其它環節,如風速控制環節和輸出功率控制環節。
2.3  異步發電機
    (1)定子電壓方程

發電機定子電阻、轉子電阻、定子電抗、轉子電抗和激磁電抗標幺值。
    (3)轉子運動方程式

    從上面分析可以得到,風力發電機的數學模型可用一組非線性方程表示。為了進

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