【正文】 中每個模塊的參數(shù)。設(shè)置完系統(tǒng)中所有的模塊參數(shù)以后，一個動態(tài)系統(tǒng)模型就建立起來了。假如其中一個模塊沒來的急進行參數(shù)設(shè)置，這種情況就說明此時這個系統(tǒng)中的這個模塊使用的參數(shù)是Simulink中原先給這這個模塊設(shè)置的參數(shù)，即為默認參數(shù)值。Simulink模塊庫中有非常豐富的模塊，除包括輸入信號源（Sources)模塊庫、輸出接收（Sinks)模塊庫、連續(xù)（Continuous)系統(tǒng)模塊庫、離散（Discrete)系統(tǒng)模塊庫、數(shù)學運算（Math Operations)模塊庫等許多標準模塊外，用戶還可以自定義和創(chuàng)建模塊。Simulink仿真模型的基本特點可歸納如下：(1) Simulink里提供了許多Scope (示波器）的接收模塊，這里用Simulink進行仿真，具有像做實驗一般的圖形化顯示效果。(2) Simulink的模型具有層次性，通過底層子系統(tǒng)可以構(gòu)建上層母系統(tǒng)。(3) Simulink提供了對子系統(tǒng)進行封裝的功能，用戶可以自定義子系統(tǒng)的圖標和設(shè)置參數(shù)對話框。啟動Simulink后，建模仿真就可以在Simulink中實現(xiàn)。Simulink建模仿真的主要步驟包括：(1)首先將一個空白的Simulink預(yù)設(shè)窗口打幵。(2)開始對于Simulink模塊庫界面進行瀏覽，對于系統(tǒng)中所需要的模塊應(yīng)該從模塊庫中用鼠標拖放到編輯窗中相應(yīng)的位置。完整的操作過程是：將鼠標左鍵點選中系統(tǒng)中所需要的模塊，隨后將那個模塊拖動至需要創(chuàng)建仿真模型的窗口里，最后將鼠標松開，此時創(chuàng)建仿真模型的窗口中就出現(xiàn)了系統(tǒng)所必須的模塊。(3)根據(jù)系統(tǒng)圖所要求的參數(shù)來改變繪制模型窗口中模塊的參數(shù)。在MATLAB軟件中的Simulink平臺下繪制模塊圖，如果不改變參數(shù)的話，此處系統(tǒng)中繪出的模塊只能是默認的參數(shù)，為了使用戶的特定需求得到滿足，此時必須重新設(shè)置模塊的參數(shù)。當用戶重新設(shè)置模塊參數(shù)時，首先用鼠標左鍵對模塊進行雙擊，將模塊的參數(shù)對話框快速的打開。從用戶新打開的設(shè)置參數(shù)對話框可以了解很多，一方面能夠清楚地看到模塊中每項默認參數(shù)，另一方面按照系統(tǒng)要求來重新設(shè)置各項參數(shù)。(4)根據(jù)實際系統(tǒng)模型的要求，對于各個模塊框圖按要求適當?shù)倪B接起來。(5)將需要輸出的變量與示波器連接起來，用菜單或者選擇命令窗口中的開始鍵開始仿真，當仿真結(jié)束后，點開示波器仔細的觀察仿真結(jié)果，看是否與理論上相一致，如果不一致的話，馬上停止仿真，檢查各個模塊參數(shù)設(shè)置是否正確。 Simulink在電力系統(tǒng)的建模與仿真應(yīng)用電力系統(tǒng)一般由發(fā)電機、變壓器、電力線路和電力負荷構(gòu)成。電力系統(tǒng)的數(shù)學模型一般是由電力系統(tǒng)器件的數(shù)學模型組合構(gòu)成。在MATLAB軟件中，提供了power2sys函數(shù)作為短路模型的結(jié)構(gòu)分析函數(shù)，可以利用power2sys函數(shù)將電力系統(tǒng)的電路圖模型向狀態(tài)方程模型和傳遞函數(shù)模型進行變換。電力專家們在SimPowerSystems中的貢獻在于構(gòu)建電力系統(tǒng)分析用到的上百個交互式庫函數(shù)，和用MATLAB語言編制的*.mdl文件，將電力系統(tǒng)分析模塊與MATLAB/Simulink連接起來。電力系統(tǒng)仿真工具箱包括電源模塊、電力元件模塊庫、電力電子元器件模塊庫、電動機模塊庫、測量模塊庫、應(yīng)用模塊庫、特別模塊庫以及電氣系統(tǒng)仿真分析的圖形用戶接口。MATLAB的圖形界面具有直觀簡單的特征，能夠描述許多用語言難以表達的信息，可以加快建模速度，提高仿真精度和仿真效率。，應(yīng)用MATLAB/Simulink對含大型并網(wǎng)風力發(fā)電場的電力系統(tǒng)運行進行了動態(tài)仿真。風電場可以認為是一個特殊的電源，它由多臺DFIG組成。正常運行時，它向電網(wǎng)輸出有功功率，同時，風電的無功需求一部分通過自身的無功補償，一部分仍需從電網(wǎng)吸收。從電網(wǎng)側(cè)看，它是一個輸出有功，吸收無功的“負荷”。，風電場出口電壓為575V，經(jīng)升壓變壓器升壓至25kV，其間線路長10km，然后經(jīng)20km架空線路再次與升壓變壓器相連，電壓升至 110kV，Xs為等值電抗，L為負荷。計算所用的容量基準值為100MVA。雙饋型異步風力發(fā)電機的數(shù)學模型經(jīng)過推導(dǎo)得出了相應(yīng)的數(shù)學表達式(見第三章)，在MATLAB(R2011a版本)中的SimPowerSystems模塊中就有現(xiàn)成的 DFIG的數(shù)學模塊，可以直接把它調(diào)出來，經(jīng)過仿真得出與推導(dǎo)出的數(shù)學模型相一致的結(jié)論。DFIG可在不同的轉(zhuǎn)速下運行，其轉(zhuǎn)速隨風速的變化可作適當?shù)恼{(diào)節(jié)，使風力機的運行始終處于最佳狀態(tài)，以提高風能的利用率。風速小于12m/s時，轉(zhuǎn)子處于亞同步狀態(tài)，而在高風速時處于超同步狀態(tài)。為了說明風電機組在運行中的特性，檢驗上述數(shù)學模型的有效性，我們以上述模型為例進行仿真?？紤]到電壓質(zhì)量是電能質(zhì)量的重要指標之一，關(guān)系到電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行。仿真過程中，為了提高電能質(zhì)量，本文在風電場的出口處采用兩種控制方式，一種是有載調(diào)壓模式( Voltage Regulation Mode)，另一種是靜止無功補償模式(Var Regulation Mode)，有載調(diào)壓是靜態(tài)調(diào)節(jié)，是通過調(diào)節(jié)變壓器T1的抽接頭來改變輸出電壓，而靜止無功補償則為動態(tài)調(diào)壓，是通過在風力場出口側(cè)投切電容來提供無功，維持電壓在額定值附近。風力發(fā)電可以提高電網(wǎng)的靜態(tài)穩(wěn)定性，降低動態(tài)穩(wěn)定性。特別是風力機組起動時，異步電機需要從電網(wǎng)吸收大量的無功功率，如果沒有足夠的無功補償，將會導(dǎo)致節(jié)點電壓的跌落。因為風力機組輸出的功率是變化的，這直接導(dǎo)致了節(jié)點電壓的波動，如果機組的容量超過一定范圍，那么，它所引起的電壓波動將很大，超出電網(wǎng)運行的允許范圍，所以需要進行有載電壓調(diào)節(jié)，使得電壓波動在允許范圍內(nèi)。風電的無功需求一部分通過自身的無功補償，一部分仍需從電網(wǎng)吸收。從電網(wǎng)吸收無功會對線路及變壓器損耗產(chǎn)生影響。一般的異步發(fā)電機通過吸收外部無功來建立旋轉(zhuǎn)磁場，才能使風電場正常運行。DFIG的轉(zhuǎn)子通過變流裝置與電網(wǎng)連接起來，能夠與外界進行雙向能量交換，在產(chǎn)生勵磁電流和建立發(fā)電機氣隙磁場中起到重要作用，同時能夠調(diào)節(jié)發(fā)電機的運行工作點。在這種情況下，發(fā)電機的無功功率可以自由地調(diào)節(jié)，與轉(zhuǎn)速并沒有固定的關(guān)系，其變化主要受到發(fā)電機自身熱容量的限制，即與有功出力有關(guān)。電網(wǎng)狀態(tài)是瞬息萬變的，無功補償出力須隨時靈活調(diào)節(jié)。本文仿真分析的主要內(nèi)容是:在考慮有載調(diào)壓和靜止無功補償兩種調(diào)節(jié)手段的情況下，風速變化、負荷擾動及系統(tǒng)故障對風電場及系統(tǒng)運行的影響，這種影響包括系統(tǒng)中發(fā)電機組輸出功率的變化，主要節(jié)點電壓的變化。選取幾種典型的、對系統(tǒng)影響較嚴重的運行方式作仿真。本課題考慮的四種方式為:風速從8m/s變化到14m/s時(漸變風)，風電場和電網(wǎng)能否正常運行。平均風速為8m/s，t=3s時風速開始增大，t=6s時，風速達到14m/s, t=9s時風速又恢復(fù)至8m/s時（陣風），風電場和電網(wǎng)能否正常運行。25kV系統(tǒng)即節(jié)點3之間的一回輸電線路發(fā)生單相接地時風電場和電網(wǎng)運行情況。25kV系統(tǒng)輸電線路發(fā)生三相短路故障時風電場和電網(wǎng)運行情況。利用Matlab/。 ，風速從8m/s變化到14m/s時，風電場輸出的電壓、電流、有功功率和無功功率的變化。在仿真過程中假設(shè)各臺風機的運行點相同，即風速相同。從仿真曲線可以看出，風電場節(jié)點的電流隨著風速的增加隨之上升，并在風速達到最大值時穩(wěn)定在額定值附近。隨著風速的增加，風電場的有功功率也開始增加，在風速達到14m/s后逐漸接近最大值9MW。為了維持電壓為1(.) ，必須吸收系統(tǒng)的無功，這時風電場相當于一個無功負荷。但由于采用的是DFIG發(fā)電機，DFIG的轉(zhuǎn)子通時過變流裝置與電網(wǎng)和外界進行雙向能量交換，發(fā)電機的無功功率可以自由地調(diào)節(jié)，所以無功下降的幅度不大。在t=20s時。從仿真結(jié)果還可以看出，因為采用了有載調(diào)壓控制，風電場的電壓基本維持不變，說明系統(tǒng)是穩(wěn)態(tài)運行。在靜止無功補償模式下，可以石一到，風電場的輸出電流和有功功率保持額定值的情況下，(.)，無功功率在l=20s時出現(xiàn)微小的波動，變化不大，基本保持在0附近。在這種模式下，系統(tǒng)的無功基本維持不變。，電網(wǎng)的運行情況的仿真圖。、節(jié)點節(jié)點1電壓及節(jié)點2的有功功率和無功功率的影響。在仿真圖中，風速變化引起的局部電網(wǎng)電壓波動并不顯著，由于風電場出力大幅度增加引起其他發(fā)電廠(節(jié)點2)的出力大幅度降低，從對系統(tǒng)提供有功功率到吸收系統(tǒng)的有功功率，功率的缺額由風電場提供。另外，為了補償風電場的無功功率需求，發(fā)出的無功功率明顯增多。仿真結(jié)果表明，這樣的風速變化對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行沒有明顯影響。，風速的變化與有載調(diào)壓模式下相比較，節(jié)點節(jié)點1的電壓都有所增加，由于采用了無功補償模式。同時，節(jié)點2的電壓略微有些增加，（.）。由此可見在靜止無功補償模式下，系統(tǒng)的運行也是穩(wěn)定的。本章建立了用于機電暫態(tài)仿真的風電機組模型和風速模型，并利用MATLAB及其仿真工具實現(xiàn)了包含風電場的電力系統(tǒng)機電暫態(tài)仿真，仿真程序可以模擬風電機組和風電場在各種風速擾動下的出力變化、風電場退出運行后系統(tǒng)各電氣量的變化過程，以及網(wǎng)絡(luò)發(fā)生三相短路故障，斷線故障等大擾動后的動態(tài)過程等。通過對IEEE14節(jié)點系統(tǒng)結(jié)合實際風電場的仿真計算驗證了所建立的風電機組模型和仿真程序的正確性和可行性。另外通過對各種等值方式下的仿真波形的比較，進一步說明了風電機組等值方法的有效性。數(shù)學模型的建立和仿真程序的JT?發(fā)為論證風電場接入系統(tǒng)的相互影響，確定風電場接入容量問題提供了有效的工具。對于風電場的動態(tài)穩(wěn)定性提供了可靠的依據(jù)。第五章總結(jié)隨著風電場規(guī)模的不斷擴大，風電場的并網(wǎng)對電力系統(tǒng)產(chǎn)生了越來越多的負面影響。例如風速變化引起風電場出力變化、風電場吸收無功的變化造成電網(wǎng)電壓波動等。本文研究結(jié)論如下：(1)研究國內(nèi)外風力發(fā)電的趨勢和現(xiàn)狀，針對風電并網(wǎng)問題做了系統(tǒng)的闡述和分析，并提出了研究風電并網(wǎng)的重要性。(2)建立了風力發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學模型，研究分析了含有普通異步機、雙饋異步機以及直驅(qū)永磁同步機的風力發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)缺點。(3)分別研究了由雙饋異步風力發(fā)電機、直驅(qū)永磁同步風力發(fā)電機以及綜合使用以上兩種風力發(fā)電機組成的風電場的工作原理，基于雙饋異步風力發(fā)電機和直驅(qū)永磁同步風力發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)等值電路，對含有以上兩種機型的三種不同風電場在接入系統(tǒng)后的電力系統(tǒng)進行了全面的潮流分析，基于MATLAB進行了潮流計算。(4)建立了用于機電暫態(tài)仿真的風電機組模型和風速模型，并利用MATLAB及其仿真環(huán)境計算了包含風電場的電力系統(tǒng)機電暫態(tài)仿真，仿真程序可以模擬風電機組和風電場在各種風速擾動下的出力變化、風電場退出運行后系統(tǒng)各電氣量的變化過程，仿真內(nèi)容包括：平均風、陣風、漸變風和隨機風的綜合作用的運行情況，以及l(fā)lOkV系統(tǒng)輸電線路發(fā)生三相短路，斷線故障等大擾動后的動態(tài)過程等。輸出功率、風電場有功功率、無功功率、系統(tǒng)并網(wǎng)點電ffi的變化情況。仿真結(jié)果表明：在漸變風和輕微的負荷擾動情況下，風電場的有功、無功功率和并網(wǎng)點電壓變化不是很大，風電場仍能夠保持穩(wěn)定狀態(tài)。當系統(tǒng)發(fā)生三相短路故障時，并網(wǎng)點電壓在故障時刻急劇下降至零，有功功率也為零，故障切除后，系統(tǒng)又重新回到動態(tài)穩(wěn)定運行。通過對算例系統(tǒng)的仿真計算驗證了所建立的風電機組模型和仿真程序的正確性和可行性。本文的研究還有不足之處，對于直驅(qū)永磁同步風力發(fā)電機組只進行了潮流計算，而且是自己編程來實現(xiàn)的，跟專門計算潮流的軟件相比準確性欠佳。還有沒能對其在發(fā)生故障等擾動后的暫態(tài)穩(wěn)定性進行仿真驗證，理論上出來的圖形跟實際中的數(shù)據(jù)還是存在一點小差異的。這些內(nèi)容可在今后的研究工作中進一步完善。由于風速的不穩(wěn)定性風力發(fā)電機組頻繁的與電網(wǎng)斷開，會導(dǎo)致電網(wǎng)的不穩(wěn)定，所以將來發(fā)明風能的存儲裝置也是必要的。參考文獻 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