當發(fā)生電網(wǎng)大范圍停電事故時,需要盡快通過黑啟動使電網(wǎng)恢復正常工況。通常來說水力發(fā)電場是承擔電網(wǎng)黑啟動電源的理想選擇,但我國部分地區(qū)水資源匱乏,而風能資源相對豐富,可以選用風力發(fā)電作為黑啟動電源。由于風電機組本身并不具備自啟動能力,需要為風電場配置大容量電池儲能裝置,從而實現(xiàn)自啟動。含儲能的大型風電場進行自啟動時,需要對電力設備進行空載充電,而空載充電時會不可避免的產(chǎn)生一定的過電流、過電壓問題,可能會導致風電場的自啟動失敗進而導致黑啟動無法進行。同時自啟動完成后并網(wǎng)并帶動其它電場啟動時,電網(wǎng)中的發(fā)電容量不大,且電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,電網(wǎng)處于一個弱電源、弱聯(lián)系的狀況,其它機組與負荷的投入會使系統(tǒng)存在一定的擾動,多頻段的功率振蕩問題無法避免。這些問題都可能導致黑啟動失敗,電網(wǎng)無法及時恢復。如果能發(fā)揮儲能裝置的功率響應快速、控制方便等優(yōu)勢,能夠有效提高風電場自啟動的安全性與可靠性,同時可以對弱電網(wǎng)中存在的多頻段振蕩的進行阻尼控制。本文主要進行以下研究:（1）分析和建立永磁直驅(qū)風電機組以及儲能裝置的數(shù)學模型�；贛ATLAB/Simulink建立風電機組的仿真模型,包括機械部分模塊、電氣部分模塊以及控... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2-1雙饋風電機組的基本結(jié)構(gòu)

第二章含儲能的永磁直驅(qū)風電場的建模9p164312252wtbwtpw1327181=/exp/2.51//1CccccacacaRnVaacaca(2-2)式中c1~c8—風輪的氣動特性相關(guān)系數(shù)，一般為常數(shù)；np—空氣密度。2.2.2永磁同步電機的數(shù)學模型為了便于永磁同步電機的分析和建模，假定如下：1)不考慮磁飽和狀況，假設鐵心的導磁系數(shù)是固定常數(shù)；2)三相繞組對稱；3)定子磁勢的空間分布符合正弦規(guī)律；4)不考慮諧波問題；5)數(shù)學模型采用電動機慣例。永磁同步電機的定子、轉(zhuǎn)子空間分布如圖2-2所示，其中轉(zhuǎn)子為永磁體，定子繞組以轉(zhuǎn)子為中心三相對稱分布。當轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)時，定子繞組中將產(chǎn)生三相正序的正弦電壓。基于以上定義，永磁同步電機發(fā)電時的電壓、磁鏈、電磁轉(zhuǎn)矩和機械運動的狀態(tài)方程可以分別表示為：圖2-2永磁同步電機定子、轉(zhuǎn)子的空間分布圖(1)電壓方程：ddsdqeqqsqde==duRidtduRidt(2-3)

第二章含儲能的永磁直驅(qū)風電場的建模11其中e=t為轉(zhuǎn)子位置角。圖2-3轉(zhuǎn)子磁鏈的定向矢量圖由式(2-2)、(2-3)可推導出電流的表達式為：dddsdeqqqqqsqeddsdiLuRiLidtdiLuRiLiEdt(2-7)其中，空載電勢滿足關(guān)系sefE。由(2-4)、(2-5)，可得到電磁轉(zhuǎn)矩方程，考慮永磁同步電機一般為面貼式，其各相繞組的電感一致，即Ld=Lq，電磁轉(zhuǎn)矩方程為：epfq3=2Tni(2-8)而永磁同步電機中的磁鏈f是由永磁體產(chǎn)生的恒定常數(shù)，因此電磁轉(zhuǎn)矩eT僅與電流的q軸分量qi相關(guān)。所以轉(zhuǎn)子磁鏈矢量控制一般讓定子電流用來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，即iq=is，id=0，這種控制方法即為id=0控制。由此獲得永磁同步電機的控制方程：dsdeqqqsqeddef==uRiLiuRiLi(2-9)為了使實際輸出電流能夠較好的跟蹤指令電流，加入PI調(diào)節(jié)，引入反饋控制量，獲得系統(tǒng)控制方程如下：**dsdeqqpddidd**qsqeddefpqqiqq==uRiLiKiiKiidtuRiLiKiiKiidt(2-10)式中Kp、Ki—電流環(huán)的比例、積分系數(shù)。永磁直驅(qū)發(fā)電機的電磁功率eP可以表達為：eeeP=T(2-11)由式(2-9)~(2-11)分析可知，確定q軸電流指令可以直接控制電機的轉(zhuǎn)速，同時

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