【正文】 法，但它也對晶閘管器件及與之相關(guān)的晶閘管觸發(fā)電路提出了嚴格的要求，即晶閘管器件的特性要一致、穩(wěn)定以及出發(fā)電路可靠，只有發(fā)電機主回路中的每相的雙相晶閘管特性一致，控制極觸發(fā)電壓、觸發(fā)電流一致，全開通后壓降相同，才能保證可控硅導(dǎo)通角在0176。范圍內(nèi)同步逐漸增大，才能保證發(fā)電機三相電流平衡，否則會對發(fā)電機不利。其中的軟啟動器由兩只反并聯(lián)的普通晶閘管和旁路并網(wǎng)開關(guān)組成，并基于PSCAD/EMTDC軟件建立軟并網(wǎng)系統(tǒng)仿真模型。為了降低并網(wǎng)過程中產(chǎn)生的高次諧波和低次諧波給軟并網(wǎng)裝置帶來的危害，在每組雙相晶閘管中需另外增設(shè)吸收裝置，入圖52所示。 這種軟并網(wǎng)連接方式中，雙相晶閘管既在并網(wǎng)過程中起到控制沖擊電流的作用，同時又作為又作為無觸頭自動開關(guān)，在并網(wǎng)后繼續(xù)存在于主回路中，這種比軟并網(wǎng)連接方式可以省去一個并網(wǎng)自動開關(guān)，因而控制回路也較為簡單些，并且避免了有觸頭自動開關(guān)觸頭粘著、彈跳及磨損等現(xiàn)象，可以保證較高的開關(guān)頻率，這是其優(yōu)點。在并網(wǎng)過程中當(dāng)異步發(fā)電機的轉(zhuǎn)速達到同步轉(zhuǎn)速時旁路自動并網(wǎng)開關(guān)閉合，將雙相晶閘管短接，并網(wǎng)過程結(jié)束。圖53 異步發(fā)電機軟啟動裝置仿真模型圖圖54 具有旁路并網(wǎng)自動開關(guān)的仿真模型圖 當(dāng)并網(wǎng)過程結(jié)束后，異步發(fā)電機的輸出電流將不再經(jīng)雙相晶閘管，而是通過已閉合的自動開關(guān)觸頭流入電網(wǎng)。 晶閘管控制電路仿真模型的建立 雙相晶閘管的控制電路是異步發(fā)電機軟并網(wǎng)系統(tǒng)的重要部分，軟并網(wǎng)能否成功直接取決于晶閘管的控制水平。 圖55 晶閘管控制電路仿真模型圖 圖中由電網(wǎng)取得同步電壓型號，經(jīng)鋸齒波發(fā)生器將電網(wǎng)的正弦波轉(zhuǎn)化為鋸齒撥波，再通過脈沖發(fā)生器形成晶閘管門極出發(fā)脈沖，從而控制晶閘管的導(dǎo)通。 如圖56是晶閘管三相控制電路仿真模型圖。在并網(wǎng)過程中，雙相晶閘管從晶閘管控制電路中獲得信號，晶閘管的控制角由180176。逐漸同步打開；與此同時，雙相晶閘管的導(dǎo)通角則同時由0176。逐漸增大，此時并網(wǎng)自動開關(guān)未動作，動合觸頭未閉合，異步發(fā)電機即通過晶閘管平穩(wěn)地并入電網(wǎng)；隨著發(fā)電機轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，電機的轉(zhuǎn)差率逐漸趨于零，當(dāng)轉(zhuǎn)差率為零時，并網(wǎng)自動開關(guān)動作，動合觸頭閉合，雙相晶閘管被短接，并網(wǎng)過程結(jié)束。一類是獨立運行供電系統(tǒng)，即在電網(wǎng)未通達的偏遠地區(qū)，用小型風(fēng)力發(fā)電機組為蓄電池充電，再通過逆變器轉(zhuǎn)換成為交流電向終端電器供電。風(fēng)力發(fā)電不同于火力發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電所用能源是自然界的風(fēng)能。發(fā)電機也經(jīng)常起、停機，也經(jīng)常并網(wǎng)、解列，所以要求應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電機組的發(fā)電機具有快速并網(wǎng)且對電網(wǎng)和電機的沖擊都最小。 直接并網(wǎng)仿真模型的建立直接并網(wǎng)仿真系統(tǒng)由風(fēng)模型、風(fēng)力機模型、風(fēng)力機控制器模型、異步發(fā)電機模型、變壓器模型等組成。這種并網(wǎng)方法要求在并網(wǎng)時發(fā)電機的相序與電網(wǎng)的相序相同,當(dāng)風(fēng)力機驅(qū)動的異步發(fā)電機轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時即可并入電網(wǎng)；自動并網(wǎng)的信號由測速裝置給出,而后通過自動空氣開關(guān)合閘完成并網(wǎng)過程。圖61 風(fēng)力發(fā)電機直接并網(wǎng)仿真模型圖圖62 風(fēng)速輸出仿真波形圖63發(fā)電機直接并網(wǎng)風(fēng)力機的輸出功率仿真波形圖64 發(fā)電機直接并網(wǎng)風(fēng)力機的輸出轉(zhuǎn)矩仿真波形圖65 發(fā)電機直接并網(wǎng)發(fā)電機的機械轉(zhuǎn)矩輸出仿真波形圖66 發(fā)電機直接并網(wǎng)發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩輸出仿真波形圖67 發(fā)電機直接并網(wǎng)風(fēng)輪機葉片節(jié)矩角輸出仿真波形圖68發(fā)電機直接并網(wǎng)發(fā)電機的定子電流輸出仿真波形 風(fēng)力發(fā)電機組直接并網(wǎng)仿真分析 （1）風(fēng)力發(fā)電機組并入電網(wǎng)后第一個公頻周期內(nèi)沖擊電流達到峰值，并持續(xù)2～3個周期。 （1）發(fā)電機直接并入電網(wǎng)時沖擊電流峰值由電網(wǎng)電壓及發(fā)電機本身參數(shù)決定，與并網(wǎng)風(fēng)速、發(fā)電機轉(zhuǎn)速無關(guān)，這是因為沖擊電流主要由過度過程的直流分量和暫態(tài)交流分量合成產(chǎn)生，而二者的幅值與電網(wǎng)電壓成反比，與發(fā)電機過度過程的暫態(tài)電抗成反比。當(dāng)滑差趨于零時，沖擊電流也由峰值隨之衰減到最小值。并網(wǎng)風(fēng)速越高，葉輪輸出的機械轉(zhuǎn)矩越大，電機轉(zhuǎn)速很快達到同步轉(zhuǎn)速，沖擊電流隨之衰減到最低值[10]。該模型主要由電網(wǎng)模型、發(fā)電機模型、風(fēng)力機模型、風(fēng)模型、三對反并聯(lián)的晶閘管及其RC吸收模塊、旁路自動并網(wǎng)開關(guān)模塊和相應(yīng)的控制模塊等組成。圖69風(fēng)力發(fā)電機軟并網(wǎng)仿真模型圖晶閘管觸發(fā)脈沖的形成與分配模塊是軟并網(wǎng)仿真模塊的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 風(fēng)速為7m/s，軟并網(wǎng)仿真通過一系列的仿真，得出風(fēng)速仿真波形、風(fēng)力機輸出功率仿真波形、風(fēng)力機輸出機械轉(zhuǎn)矩仿真波形、發(fā)電機輸出機械轉(zhuǎn)矩仿真波形、發(fā)電機輸出電磁轉(zhuǎn)矩仿真波形、得出晶閘管移相規(guī)律、轉(zhuǎn)速曲線以及電流的仿真波形如圖618所示：圖610 風(fēng)速輸出仿真波形圖611發(fā)電機軟并網(wǎng)風(fēng)力機的輸出功率仿真波形圖612發(fā)電機軟并網(wǎng)風(fēng)力機的輸出機械轉(zhuǎn)矩仿真波形圖613發(fā)電機軟并網(wǎng)發(fā)電機的機械轉(zhuǎn)矩輸出仿真波形圖614 發(fā)電機軟并網(wǎng)發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩輸出仿真波形圖615 發(fā)電機軟并網(wǎng)風(fēng)輪機葉片節(jié)矩角輸出仿真波形圖616 取自電網(wǎng)同步電壓形成的鋸齒波波形圖圖617晶閘管門極觸發(fā)信號波形第二組晶閘管和第三組晶閘管的門極觸發(fā)型號與圖518的觸發(fā)型號波形類似，這里不再一一列出。晶閘管移相規(guī)律、轉(zhuǎn)速曲線以及電流的仿真波形如圖619到627所示：圖619 風(fēng)速輸出仿真波形圖620發(fā)電機軟并網(wǎng)風(fēng)力機的輸出功率仿真波形圖621發(fā)電機軟并網(wǎng)風(fēng)力機的輸出機械轉(zhuǎn)矩仿真波形圖622發(fā)電機軟并網(wǎng)發(fā)電機的機械轉(zhuǎn)矩輸出仿真波形圖623發(fā)電機軟并網(wǎng)發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩輸出仿真波形圖624 發(fā)電機軟并網(wǎng)A相電壓輸出仿真波形圖625發(fā)電機軟并網(wǎng)取自A相的同步電壓圖626發(fā)電機軟并網(wǎng)風(fēng)輪機葉片節(jié)矩角輸出仿真波形圖627 風(fēng)速為10m/s時發(fā)電機軟并網(wǎng)過程的仿真波形 風(fēng)速為12m/s，軟并網(wǎng)仿真在晶閘管觸發(fā)電路的移相規(guī)律與發(fā)電機轉(zhuǎn)速不配合時，得出電流波形和發(fā)電機轉(zhuǎn)速仿真波形入圖628所示。 圖629 風(fēng)速輸出仿真波形圖630 發(fā)電機軟并網(wǎng)風(fēng)力機的輸出功率仿真波形圖631 發(fā)電機軟并網(wǎng)風(fēng)力機的輸出機械轉(zhuǎn)矩仿真波形圖632發(fā)電機軟并網(wǎng)發(fā)電機的機械轉(zhuǎn)矩輸出仿真波形圖633 發(fā)電機軟并網(wǎng)時發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩輸出仿真波形圖634 發(fā)電機A相電壓輸出仿真波形圖635 風(fēng)速為20m/s時發(fā)電機轉(zhuǎn)速仿真波形 圖636 發(fā)電機有功功率輸出仿真波形 風(fēng)力發(fā)電機組軟并網(wǎng)仿真分析 仿真波形的分析通過上述軟并網(wǎng)仿真結(jié)果可以看出，在發(fā)電機與電網(wǎng)之間裝設(shè)軟并網(wǎng)裝置可將并網(wǎng)瞬間的沖擊電流限制在較低的范圍內(nèi)。而通過軟并網(wǎng)裝置后的。通過適當(dāng)調(diào)整晶閘管移相規(guī)律和機組并網(wǎng)轉(zhuǎn)速，可使軟并網(wǎng)電流變化平穩(wěn)些。作為對比，圖628是晶閘管移相規(guī)律與軟并網(wǎng)轉(zhuǎn)速不適當(dāng)時的發(fā)電機定子電流衰減波形與發(fā)電機轉(zhuǎn)速曲線。 當(dāng)發(fā)電機的轉(zhuǎn)訴接近同步轉(zhuǎn)速時，為減少軟并網(wǎng)的持續(xù)時間，使晶閘管完全導(dǎo)通的時刻與發(fā)電機到達同步轉(zhuǎn)速的時刻盡可能接近，可大大加快晶閘管的導(dǎo)通速度，而不會引起電網(wǎng)電流大幅上升。 （2）異步風(fēng)力發(fā)電機組直接并網(wǎng)會產(chǎn)生很大的沖擊電流，對發(fā)電機和電網(wǎng)的影響也比較嚴。（4）風(fēng)力發(fā)電機組直接并網(wǎng)和軟并網(wǎng)發(fā)電機的轉(zhuǎn)速與風(fēng)速有關(guān)。（6）在發(fā)電機旁路開關(guān)閉合至同步轉(zhuǎn)速之前，晶閘管導(dǎo)通角的增大會引起并網(wǎng)電流幅值的上升躍變。 （7） 為減少軟并網(wǎng)持續(xù)的時間與沖擊電流的峰值，機組的并網(wǎng)轉(zhuǎn)速應(yīng)隨風(fēng)速調(diào)節(jié)。本設(shè)計著重敘述分析了風(fēng)力發(fā)電機組軟并網(wǎng)控制系統(tǒng)的必要性、原理、結(jié)構(gòu)以及具體的控制過程，這有助于理解軟并網(wǎng)控制系統(tǒng)的工作原理及其故障的順利排除。相信在今后的工作中通過不斷的學(xué)習(xí)和實踐一定會在這方面有新的更大的突破。 Sons ,Inc, ～21[11]Brune CS, SppeR, Wallaee A. K. Expersmental Evaluation of A Variablespeed, Doublefed Wind Power Generation System. IEEE Trans on Industry Application, 1994,30(3)致謝本文從擬定題目到定稿，歷時數(shù)月。栗文義老師平日里工作繁多，但在論文的寫作過程中，栗文義老師給了我許許多多的幫助和關(guān)懷。在此我謹向栗文義老師表示衷心的感謝和深深的敬意。感謝給我們授課的各位老師，正是由于他們的傳道、授業(yè)、解惑，讓我學(xué)到了專業(yè)知識，并從他們身上學(xué)到了如何求知治學(xué)、如何為人處事。我愿在未來的學(xué)習(xí)和工作中，以更加豐厚的成果來答謝曾經(jīng)關(guān)心、幫助和支持過我的所有老師、同學(xué)和朋