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能源短缺和环保的双重压力促使风力发电成为最成熟、发展最快的清洁可再生能源发电技术之一。受到风速的随机性和间歇性的影响,加上风电机组单机容量和风电场规模的不断增大,风电也对电力系统的稳定运行带来一定的影响。因此有必要建立完善准确的风力发电机组和风电场的仿真模型,这也是进行其他研究的重要前提。
对大多数电力软件包而言,用于电力系统分析研究的风力发电机组模型还不是一个标准功能,本论文的工作重点在于建立电力系统电磁暂态仿真程序ATP中的风力发电机组的仿真模型,模型具有用户对话框功能,调用直观方便。论文首先分析了风力发电机组的基本运行原理,包括对风速、风轮机、传动机构以及发电机的分析。作为原动力的风力,引入了常用的四分量法建模,之后建立了恒速恒频风力发电机组的单机模型,主要包括风轮机、传动机构和发电机,之后又分析了恒速恒频风力发电机组的并网基本问题,以恒速恒频风力发电机组与无穷大母线连接的系统为例,仿真验证了各种风速分量下风力发电机组的风能利用系数、机械功率输出、有功功率输出特性,得出了相关的结论。作为一种新型的风力发电机组,双馈型风力发电机组应用日趋广泛。论文随后建立了循环变频器模型作为双馈型风力发电机组的励磁调节装置,在此基础上建立了双馈型风力发电机组的整体模型。为了验证模型的有效性,分析了机组在风速变化时各个电气量和机械量的动态响应过程,结果表明双馈型风力发电机组模型能够反映实际机组的运行特性,符合双馈电机的基本工作原理。