直驱风机机网侧变流器统一建模及其弱电网下稳定性研究.docx

直驱风机机网侧变流器统一建模及其弱电网下稳定性研究
直驱风机机网侧变流器统一建模及其弱电网下稳定性研究
摘要：随着风能的快速发展，直驱风机成为风电领域的主要发展方向之一。直驱风机通过机械耦合直接将风能转化为机械能，相比传统的齿轮箱驱动风机具有更高的效率和更少的机械损耗。而机网侧变流器作为直驱风机系统中的关键部件，起着将发电机输出的交流电转化为适用于电网的直流电的作用。本文针对直驱风机机网侧变流器进行了统一建模，并研究了其在弱电网下的稳定性。
1.引言
风能作为一种清洁、可再生的能源，得到了广泛的关注和应用。直驱风机由于其高效、可靠的特点，成为风电领域的研究热点之一。直驱风机系统由风能转换部分和电能转换部分组成，其中机网侧变流器作为电能转换部分的核心设备，起着关键的作用。本文将从统一建模和弱电网下的稳定性两方面进行研究。
2.直驱风机机网侧变流器统一建模
直驱风机机网侧变流器的建模是研究和分析其电路特性和控制策略的基础。本文基于电气传动系统和电力电子技术理论，对直驱风机机网侧变流器进行了统一建模。首先，建立了交流发电机的数学模型，包括发电机电感、电阻和电抗等参数。然后，推导了直驱风机的机械耦合模型，考虑了风机转子和发电机转子之间的机械转动关系。最后，建立了机网侧变流器的控制模型，包括电路拓扑结构、电流控制环节和电压控制环节等。
3.弱电网下的稳定性研究
弱电网指的是电网故障传输能力低下或电源接入能力较弱的电网。由于直驱风机系统对电网的影响较大，因此在弱电网下的稳定性研究具有重要意义。本文通过对机网侧变流器在弱电网下的运行状态进行仿真模拟，得到了其输入电流、输出电流和输出电压等特性曲线。同时，分析了变流器在不同电网条件下的稳定性和可靠性表现。
结果表明，在弱电网下，直驱风机机网侧变流器的输入电流和输出电压波动较大，且存在明显的谐波和噪声。在电网故障发生时，变流器的控制策略需要及时进行调整，以保证系统的稳定运行。此外，由于弱电网下电源接入能力较弱，直驱风机系统需要进行功率限制，并采取相应的控制措施，以避免对电网的不利影响。
4.结论
本文针对直驱风机机网侧变流器进行了统一建模，并研究了其在弱电网下的稳定性。通过对机网侧变流器的模拟仿真和特性分析，得到了其输入电流、输出电流和输出电压等特性曲线。同时，探讨了变流器在不同电网条件下的稳定性和可靠性表现。研究结果表明，在弱电网下，直驱风机机网侧变流器的稳定性存在一定的挑战，需要采取相应的控制策略和控制措施来保障系统的运行稳定性和可靠性。
参考文献：
[1]YangC.ModelingandControlofDirectDriveWindPowerGeneratingSystems[D].Bejing:BejingJiaotongUniversity,2015.
[2]LiQ.ResearchontheStabilityandControlofDirectDriveWindTurbineSystem[D].Harbin:HarbinInstituteofTechnology,2017.