风电场实时仿真：双馈发电机快速响应模型

"本文介绍了一种适用于大型风电场实时仿真的双馈风力发电机响应模型，该模型基于动态响应，采用代数运算替代微分方程迭代，降低了计算复杂度，适合于风电场的实时仿真和控制器测试。模型区分了正常运行和故障运行两种状态，分析了故障条件下双馈电机的电流行为，并给出了故障电流的近似解析表达式。通过与传统4阶模型的比较，证明了新模型的正确性和实用性。" 在风力发电领域，特别是大型风电场的并网研究中，双馈感应发电机（DFIG）是重要的组成部分。由于风电场的渗透率提高，它们对电力系统的影响显著，特别是在电压稳定性和低电压穿越（LVRT）方面。LVRT是指风电机组在电网电压下跌时仍能维持运行的能力，是风电并网标准的关键考量。风电场的建模需要考虑风电机组的运行、控制策略、故障电流和继电保护等问题。 双馈发电机在风电场中的应用广泛，但其复杂的电气和机械特性使得建模具有挑战性。传统的4阶T型等效电路模型虽然精确，但计算成本高，不适合大规模风电场的仿真。因此，研究者提出了新的响应模型，它通过简化电机状态的处理，降低了计算需求，特别是在电网电压故障时，模型能够快速计算出定、转子的故障电流，且其准确度得到了验证。 新模型根据电网电压条件将双馈电机运行状态分为正常和故障两类。在正常运行时，电机等效为小时间常数的惯性环节，定、转子电流能有效跟踪指令。而在电网电压跌落时，会产生冲击电流，模型通过考虑故障前状态、电机参数和撬棒电阻等因素，分析了这些变量对故障电流的影响。这为风电场的故障分析和控制策略优化提供了更高效的工具。 此外，为了满足风电场仿真和稳定性研究的需求，国际电气技术委员会（IEC）正在推动建立通用的风电机组模型，该模型既要反映系统关键动态，又要简化不重要的细节。新提出的双馈发电机响应模型正是朝着这个方向迈出的一步，它在保持足够精度的同时，提升了计算效率，为大规模风电场的实时仿真和控制器设计提供了可能。 这种双馈风力发电机响应模型是风电并网研究的重要进展，它简化了计算过程，提高了仿真效率，有助于理解和改善风电场在电力系统中的行为，特别是对于低电压穿越问题的应对。随着风电技术的不断发展，这样的模型将更加关键，为风电并网的安全稳定运行提供理论支持。