基于三种风力发电机模型的研究与分析

乌海强（福建省福能新能源有限责任公司,福建 莆田 351100）

基于三种风力发电机模型的研究与分析

乌海强
（福建省福能新能源有限责任公司,福建 莆田 351100）

本文通过建立普通异步风力发电机模型、双馈感应风力发电机模型、直驱永磁同步风力发电机模型，研究了3种模型的基本组成形式以及对电力系统的影响，通过分析为今后新能源的研究奠定了理论基础。

新能源发电;风力发电机;影响分析

1 异步风力发电机模型

图1中，常见的异步风力发电机组与无穷大系统（无穷大母线）以输电线路和升压变压器相连，组成了简单的系统。其中，无穷大母线有着一定的电压幅值，并且相角值为0。最后得到了系统方程：

这样便得到了常见异步风电机简单系统中小干扰稳定性研究分析的状态方程式，从而可将上述状态矩阵用于小扰动稳定性的研究与分析。

2 双馈感应风力发电机模型

图2中，双馈感应风力发电机组与无穷大系统（无穷大母线）以输电线路和升压变压器相连，组成了简单的系统。其中，无穷大母线有着一定的电压幅值，并且相角值为0。通常情况下，双馈感应发电机的定子通过三绕变压器与网侧变频设备相连，我们可以用下图变压器的表现方式对两者间（发电机定子与网侧）的电压等级的差异进行描述。

我们在组建双馈感应风电机的简单系统时，不计变压与输电线路的电阻，简化得到下列公式：

方程转换至坐标中的图3如下：

最后能够得到简易双馈感应风电机组的小振动稳定性模型公式：

3 直驱永磁同步风力发电机模型

图4中，直驱永磁同步风力发电机组与无穷大系统（无穷大母线）组成了简单的系统。其中，无穷大母线有着一定的电压幅值，并且相角值为0。

该简单系统的数学公式是基于α-β参考坐标系组建的，而网侧变频设备模型公式则是基于d-q参考坐标系组建的，对坐标系进行风电机组稳定状态点附近线性化处理式，能够确定直驱永磁同步风电机组的小扰动稳定性模型方程：

4 结语

本文为了能够分析风电机组的组成结构，故而建立永磁同步发电机组的模型，同时也进行了普通异步发电机组、双馈感应发电机组及其控制系统的组建工作，从而得出以下推论：当无穷大系统和普通异步风电机组、双馈感应风电机组以及直驱永磁同步风电机组分别进行重组，成为简单的风力发电系统，这三个简单的风力发电系统有两个共同点：第一，阻尼性较强；第二，都存在振荡模式和衰减模式两种模式；对于每一种系统，其振荡模式产生的原因是不相同的，简单普通异步风力发电系统振荡模式产生的原因是风力机的轴系扭曲角和风力机的转速；简单双馈感应风力发电系统振荡模式产生的原因是发电机的暂态电势和发电机的转差率；简单直驱永磁同步风力发电系统振荡模式产生的原因是定子电流q轴分量。