【正文】 主電路由三對反并聯(lián)或雙向晶閘管及其保護(hù)電路組成，如圖5 軟并網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組軟并網(wǎng)系統(tǒng)由主電路(強(qiáng)電回路)及其晶閘管移相觸發(fā)控制電路(弱電回路)組成。軟并網(wǎng)裝置用于限制異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)以及大小電機(jī)切換時(shí)的瞬態(tài)沖擊電流，以免對電網(wǎng)造成過大的沖擊。另外，并網(wǎng)沖擊電流也會(huì)對電機(jī)接觸器、主空氣開關(guān)等開關(guān)設(shè)備造成較強(qiáng)的沖擊。但是異步發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)瞬間，所產(chǎn)生的沖擊電流會(huì)達(dá)到其額定電流的6～8倍，甚至10倍以上。 這種并網(wǎng)方法的特點(diǎn)是通過控制晶閘管的導(dǎo)通角，將發(fā)電機(jī)并網(wǎng)瞬間的沖擊電流限制在規(guī)定的范圍內(nèi)（～2倍額定電流以下，從而得到一個(gè)平滑的并網(wǎng)暫態(tài)過程。 通過晶閘管軟并網(wǎng)這種并網(wǎng)方法是在異步發(fā)電機(jī)定子與電網(wǎng)之間通過每相串入一只雙相晶閘管連接起來，三相均有晶閘管控制，雙相晶閘管的兩端與并網(wǎng)自動(dòng)開關(guān)的動(dòng)合觸頭并聯(lián)。 降壓并網(wǎng)這種并網(wǎng)方法是在異步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間串接電阻或電抗器或者接入自耦變壓器，以達(dá)到降低并網(wǎng)合閘瞬間沖擊電流幅值及電網(wǎng)電壓下降的幅度。但如上所述，直接并網(wǎng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大的沖擊電流及電網(wǎng)電壓的下降，因此這種并網(wǎng)方法只適用于異步發(fā)電機(jī)容量在百千瓦級以下，而電網(wǎng)容量較大的情況下。 直接并網(wǎng) 這種并網(wǎng)方法要求在并網(wǎng)時(shí)發(fā)電機(jī)的相序與電網(wǎng)的相序相同,當(dāng)風(fēng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)的異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)即可并入電網(wǎng)；自動(dòng)并網(wǎng)的信號由測速裝置給出,而后通過自動(dòng)空氣開關(guān)合閘完成并網(wǎng)過程。過大的沖擊電流，有可能使發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)連接的主回路中的自動(dòng)開關(guān)斷開；而電網(wǎng)電壓的較大幅度下降,則可能會(huì)使低電壓保護(hù)動(dòng)作,從而導(dǎo)致異步發(fā)電機(jī)根本不能并網(wǎng)。顯見,電機(jī)極對數(shù)的選擇與增速齒輪箱關(guān)系密切,若電機(jī)極對數(shù)選小,則增速齒輪傳動(dòng)的速比增大,齒輪箱增大,但電機(jī)的尺寸則小些；反之,若電機(jī)極對數(shù)選大些,則傳動(dòng)速比減小,但電機(jī)的尺寸大些。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間不應(yīng)超出60s，起動(dòng)電流小于小發(fā)電機(jī)額定電流的3倍。發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)分為發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。　　電動(dòng)機(jī)起動(dòng)一般只在調(diào)試期間無風(fēng)時(shí)或某些特殊的情況下，比如氣溫特別低，又未安裝齒輪油加熱器時(shí)使用。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)目前在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)中不再進(jìn)入自動(dòng)控制程序。按照異步發(fā)電機(jī)理論可知，當(dāng)異步電機(jī)連接到頻率恒定的電網(wǎng)上時(shí)，異步電機(jī)可以有不同的 運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速小于異步電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速時(shí)（即n ns),異步電機(jī)以電動(dòng)機(jī)的方式運(yùn)行，處于電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)異步電機(jī)自電網(wǎng)吸取電能，而由其轉(zhuǎn)軸輸出機(jī)械功率；當(dāng)異步電機(jī)由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速時(shí)（n ns),則異步電機(jī)將處于發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)異步電機(jī)吸收由原動(dòng)機(jī)供給的機(jī)械能而向電網(wǎng)輸出電能。圖311 綜合風(fēng)仿真模塊圖312 綜合風(fēng)輸出仿真波形第四章 異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng) 異步發(fā)電機(jī)的基本原理 異步發(fā)電機(jī)的基本原理簡介 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中并網(wǎng)運(yùn)行的異步發(fā)電機(jī)，其定子與同步電機(jī)的定子基本相同，定子繞組為三相的，可接成三角形或星形接法；轉(zhuǎn)子則有鼠籠型和饒線型兩種。圖37 漸變風(fēng)仿真模塊圖38 漸變風(fēng)輸出仿真波形 隨機(jī)噪聲風(fēng)的仿真隨即噪聲風(fēng)的仿真模塊與結(jié)果如圖49和410所示。圖33 基本風(fēng)仿真模塊圖34 基本風(fēng)輸出仿真波形 陣形風(fēng)的仿真陣形風(fēng)仿真模塊與結(jié)果如圖45和46所示。4所示。vramp表示在該時(shí)間區(qū)段內(nèi)風(fēng)速線性變化表達(dá)式：　　　　　　　　 （33）可見 t=T1R vramp=0 t=T2R vramp=vmax（3）T2R=t,=T2R+TR 風(fēng)速vwR=vmax（4）t=T2R+TR 風(fēng)速vwR=0漸變風(fēng)變化過程：VwRVmaxT1R T2R T2R+TG t圖32 漸變風(fēng)隨時(shí)間變化曲線圖 隨機(jī)噪聲風(fēng)vwN用以描述在指定的高度的風(fēng)速變化的隨機(jī)風(fēng)的特性，由許多諧波分量構(gòu)成，其表達(dá)式為：　　　　　　　?。?4）——隨機(jī)分布的離散間距——第I個(gè)分量的角頻率 ——第I個(gè)分量的初相角為0~2Pi之間分布的隨機(jī)量——第I個(gè)分量的振幅 （35）式中：kN——地表摩擦系數(shù)F——攏動(dòng)范圍m2——相對高度的平均風(fēng)速（m/s） 綜合風(fēng)速表達(dá)式綜合風(fēng)速表達(dá)式即是對前面的四個(gè)分量風(fēng)的表達(dá)式求和即可，其表達(dá)式如下： 　　　　　　　?。?6） 風(fēng)能的仿真 基本風(fēng)的仿真我們將基本風(fēng)作為常數(shù)考慮，仿真模塊與結(jié)果如圖4 漸變風(fēng)vwR用于描述風(fēng)速的逐漸的變化。（1）0tT1G 風(fēng)速vwG=0（2）T1G=1(T1G+TG),風(fēng)速vuG=vcos。在實(shí)際領(lǐng)導(dǎo)真時(shí)我們近似認(rèn)為vwB是一個(gè)不隨時(shí)間變化的分量，也就是取vwB為一個(gè)常數(shù)。為了能較準(zhǔn)確的描述自然界的風(fēng)能的隨機(jī)性和間歇性的變化特點(diǎn)，在工程上一般采用簡化的四分量模型來模擬風(fēng)速隨時(shí)間變化的特征。 PSCAD/EMTDC 的應(yīng)用PSCAD／EMTDC典型應(yīng)用是計(jì)算電力系統(tǒng)遭受擾動(dòng)或參數(shù)變化時(shí)，參數(shù)隨時(shí)間變化的規(guī)律，此外PSCAD／EMTDC軟件廣泛應(yīng)用于高壓直流輸電、FACTS控制器的設(shè)計(jì)、電力系統(tǒng)諧波分析及電力電子領(lǐng)域的仿真計(jì)算。（10）新型控制系統(tǒng)原則的開發(fā)（8）絕緣配合研究（7）變壓器飽和研究,（5）靜止補(bǔ)償器研究（3）FACTS(靈活交流輸電系統(tǒng))元部件模型 利用EMTDC可進(jìn)行的模似研究范圍（1）一般的電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)研究的威力之一是可以較為簡單地模擬復(fù)雜電力系統(tǒng),主程序一起提供的庫程序模塊或利用用戶自己開發(fā)的元部件模型有效地組裝任何可以想象出的電力系統(tǒng)模型和結(jié)構(gòu)。進(jìn)行調(diào)用。是一套基于軟件的電磁暫態(tài)模擬程序,使用者可以直接處理曲線并在紙面上添加需要的文字說明并可繪制其它美化標(biāo)志。 多曲線繪圖模塊可以將單曲線繪圖模塊繪出的曲線整理成適合報(bào)告應(yīng)用?？梢酝ㄟ^編程的辦法形成自動(dòng)處理順序。對于繪圖用的數(shù)據(jù)可直接進(jìn)行傅里葉分析。和RTDS所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的分析和繪圖是通過單曲線繪圖模塊進(jìn)行的。如整定值改動(dòng)、開關(guān)操作以及故障觸發(fā)可以通過操縱滑觸頭、電位器、開關(guān)和按鈕進(jìn)行。允許使用者獲得相關(guān)模擬算題的即時(shí)反饋。并可在模擬過程中與之通訊。軟件中提供了完善的界面,TIME模塊 運(yùn)行模塊中的EMTDC的建模(DRAFT)模塊中。 由TLINE和CABLE對于電纜,模塊。為了完成這種分析,為了確定變換矩陣、模式傳輸時(shí)間和波阻抗,命令的繪圖儀輸出硬拷貝。當(dāng)用戶完成了模型構(gòu)筑時(shí),具有大量互聯(lián)元部件的電力系統(tǒng)模型同樣易于處理,通過將各元部件模型互連便完成了電力系統(tǒng)模型。建模包可以為EMTDC用戶可以用圖形的方法建立需要進(jìn)行模擬研究的電力系統(tǒng)模型。程序族中最有功效的。有些模塊的圖像可能暫時(shí)隱藏在正在處理的模塊圖像之下。的其它軟件模塊,局部網(wǎng)上的不同用戶可以共享同一個(gè)數(shù)據(jù)庫。如果得到授權(quán)可以進(jìn)入該數(shù)據(jù)庫,時(shí)所遇到的第一個(gè)軟件模塊就是文件管理系統(tǒng)。EMTDC程序具有“拍照”功能，可記錄下某個(gè)時(shí)刻系統(tǒng)中工作狀態(tài)，為重新計(jì)算提供正確的條件，可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究系統(tǒng)的暫態(tài)過程。操作環(huán)境為：UNIX OS, Windows95, 98, NT；Fortran 編輯器；瀏覽器和TCP/IP協(xié)議。是一種世界各國廣泛使用的電力系統(tǒng)仿真軟件， PSCAD是其用戶界面，PSCAD的開發(fā)成功，使得用戶能更方便地使用EMTDC進(jìn)行電力系統(tǒng)分析，使電力系統(tǒng)復(fù)雜部分可視化成為可能，而且軟件可以作為實(shí)時(shí) 數(shù)字仿真器的前置端。中國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，對能源的需求增長很快，常規(guī)能源的供應(yīng)及其帶來的環(huán)境問題日益突出，風(fēng)電隨著技術(shù)的發(fā)展和批量的增大，成本將會(huì)繼續(xù)下降，必然成為重要的清潔電源。龐大的裝機(jī)和發(fā)電量需求，給風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展提供了足夠的空間。中國風(fēng)能資源豐富，如果能夠充分開發(fā)，按目前估計(jì)的技術(shù)可開發(fā)儲(chǔ)量計(jì)算，風(fēng)電年發(fā)電量可達(dá)幾萬億千瓦時(shí)。尤其在減少二氧化碳等溫室氣體排放，緩解全球氣候變暖方面，風(fēng)電是有效措施之一。風(fēng)力發(fā)電能夠成為中國電源結(jié)構(gòu)的重要組成部分，發(fā)展風(fēng)電有利于調(diào)整能源結(jié)構(gòu)。我國計(jì)劃到2010年，并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)達(dá)到500萬千瓦。 中國風(fēng)力發(fā)電的規(guī)劃風(fēng)力發(fā)電場是將多臺(tái)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝在風(fēng)力資源好的場地，按照地形和主風(fēng)向排成陣列，組成機(jī)群向電網(wǎng)供電，簡稱風(fēng)電場。另一方面，這幾年我國的交通條件得到很大的改善，電網(wǎng)覆蓋程度有了很大的提高，不少風(fēng)能資源豐富地區(qū)已置于電網(wǎng)覆蓋之下，這也為建設(shè)大型風(fēng)電場提供了有利條件。這些地區(qū)中很多地方常規(guī)能源貧乏，無電或嚴(yán)重缺電，尤其是新疆、內(nèi)蒙古的大部分草原牧區(qū)及沿海幾千個(gè)島嶼，人口分散，電網(wǎng)難以通達(dá)，或無電力供應(yīng)，或采用很貴的柴油發(fā)電?，F(xiàn)代大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組高度已超過50米，50米處的風(fēng)能密度為10米高處的2倍，這樣，中國技術(shù)可開發(fā)的風(fēng)能資源總量，即可高達(dá)20億千瓦。 中國風(fēng)能資源的分布中國風(fēng)能資源豐富，根據(jù)全國900多個(gè)氣象站的觀測資料估計(jì)，居世界首位；中國近海（水深小于15米）風(fēng)能資源，估計(jì)為陸上的三倍。19972004