PSCAD中的发电机模型

风力发电机组监测与控制课程设计说明书基于PSCAD 的双馈风力发电系统的建模与仿真专业 新能源科学与工程学生姓名 李坤班级能源111学号20指导教师张兰红完成日期2015年1 月10 日摘要电力是国家的支柱能源和工业经济命脉，经济的飞速发展而导致用电量的急剧增加和国内各大型电厂的建设投产将出现大规模的联合供电系统，这样的供电系统的建立将带来巨大的经济和社会效益，但是，如何保证系统安全、稳定、经济的运行以及保障供电质量是摆在电力科技人员面前的一个重大而迫切的问题。

本论文首先介绍了STATCOM具体的工作原理，对STATCOM的电路结构及其无功补偿的原理进行了分析。

然后，通过数学推导建立了STATCOM在abc坐标系以及dq0坐标系下的数学模型，并叙述了本文所采用的常规矢量控制策略的具体控制方法。

分析了双馈型风电场接入输电系统后的暂态特性以及对电力系统暂态稳定性的影响。

基于PSCAD仿真平台建立了风力机模型和双馈型发电机组的动态数学模型，在换流器建模方面，转子侧换流器的矢量控制实现了有功功率和无功功率的解耦控制，网络侧换流器的矢量控制实现了直流母线电压保持恒定以及调节输入系统的无功功率。

关键词:风电场；双馈型发电机；暂态稳定；目录1 引言电力是国家的支柱能源和工业经济命脉，经济的飞速发展而导致用电量的急剧增加和国内各大型电厂的建设投产将出现大规模的联合供电系统，这样的供电系统的建立将带来巨大的经济和社会效益，但是，如何保证系统安全、稳定、经济的运行以及保障供电质量是摆在电力科技人员面前的一个重大而迫切的问题。

由于配电网结构、运行变化等原因，我国配电网损耗、电压合格率等技术指标与发达国家相比有很大差距，由于电压不合格等原因造成用户电器烧毁的现象仍然存在，而网损过高使得生产的宝贵电能白白浪费，而且影响电力企业的经济效益。

在人们日常生活以及工业生产中，感性负载所占据的比例增大，无功功率问题逐渐成为电力系统和电力用户都十分关注的问题，也是近年来各方面关注的热点之一，功率因数也是衡量电能质量三大指标之一，功率因数也是衡量电能质量三大指标之一。

电力系统分析课程报告姓名******学院自动化与电气工程学院专业控制科学与工程班级*****************指导老师******二〇一六年六月十六1同步发电机三相短路仿真计算1.1仿真模型的建立根据老师给的三相同步发电机模型做了修改（空载）。

同步发电机三相短路实验仿真研究的模型如下图所示：图1.1 同步发电机三相短路仿真研究的模型1.2 PSCAD中的仿真结果1.2.1 发电机出口电压Ea。

发电机出口电压Ea，如下图所示：图1.2 发电机出口电压Ea1.2.1 衰减时间常数Ta对于直流分量的影响励磁电压和原动机输入转矩Ef与Tm均为定常值1.0，且发电机空载。

当运行至0.5056s时，发电机发生三相短路故障。

定子三相短路电流中含有直流分量和交流分量，三相短路电流的直流分量大小不等，但衰减规律相同，均按指数规律衰减，衰减时间常数为Ta，由定子回路的电阻和等值电感决定，大约0.2s。

PSCAD同步发电机模型衰减时间常数Ta（Ta=0.235s）对应位置下图所示。

图1.3 同步发电机参数Ta设置图（1）当衰减时间常数Ta=0.235s时，直流分量（If）的衰减过程如下图所示。

图1.4 直流分量的衰减波形（2）当衰减时间常数Ta=0.125s的参数设置、直流分量（If）的衰减过程如下图所示。

图1.3 同步发电机参数Ta设置图图1.4 直流分量的衰减波形1.2.2 短路时间不同的影响同步发电机出口三相短路的时间不同对三相短路电流的影响：短路电流的直流分量起始值越大，短路电流瞬时值就越大；直流分量的起始值与短路时间的电流相位直接关系。

短路时间参数设置如下图所示：图1.5 短路时间参数设置1）当0.5056s时发生三相短路，电流波形如下图所示：图1.6 三相短路电流波形2）当0.8065s时发生三相短路，电流波形如下图所示：图1.7 三相短路电流波形1.2.3 Xd、Xd`、Xd``对短路电流的影响(1) Xd不同的影响同步发电机的三相短路研究模型中Xd的参数设置如下图所示：图1.8 Xd的参数设置仿真波形如下图所示：图1.9 三相短路电流波形同步发电机的三相短路研究模型中Xd的参数设置如下图所示：图1.10 Xd的参数设置Xd=10.14时，仿真波形如下图所示图1.11 三相短路电流波形（2）Xd`的影响同步发电机的三相短路研究模型中Xd’的参数设置如下图所示：图1.12 Xd的参数设置Xd’=0.314时三相短路电流的波形如下图所示：图1.13 三相短路电流波形同步发电机的三相短路研究模型中Xd’的参数设置如下图所示：图1.14 Xd’的参数设置Xd’=1.01时，三相短路电流的波形如下图所示：图1.15 三相短路电流波形（3）Xd’’的影响同步发电机的三相短路研究模型中Xd’’的参数设置如下图所示：图1.16 Xd’’的参数设置Xd’’=10.14时，仿真波形如下图所示：图1.17 三相短路电流波形同步发电机的三相短路研究模型中Xd’’的参数设置如下图所示：图1.18 Xd’’的参数设置Xd’’=0.9时三相短路电流的波形如下图所示：图1.19 三相短路电流波形1.2.4衰减时间常数Td’、Td’’的影响（1）不同Td’时A相短路电流暂态交流分量衰减速度。

表1三种控制模式的性能特性比较转速控制模式转矩控制模式功率控制模式控制对象转速转子电流转子电流闭环双闭环单闭环单闭环或者双闭环动稳态特性动态跟踪效果好但是需要限幅措施稳态性好动态跟踪较慢稳态性好可输出稳定的指定功率备注风速变化时有功率脉冲需要限幅环节控制简单稳定性好但是跟踪效率相对较低可通过调节无功减小铜损耗5仿真结果仿真软件采用的是pscad42该软件在时间域描述和求解完整的电力系统及其控制的微分方程包括电磁和机电两个系统它具有强大的模拟电力电子装置的功能外同时具有模拟电网系统静态和动态特性的能力是进行兆瓦级双馈风力发电并网系统分析研究的首选工具
（3）
其中， Ls 、 Lr 、 Lm 为定、转子在 d 、 q 轴下的 等效电感和互感， s 为转差率， usd 、 usq 、 urd 、 u rq 、 isd 、 isq 、 ird 、 irq 分别为定、转子电压和电流的 d 、 q 轴分量， ω 为坐标系旋转角速度， p 为微分算子。 将旋转坐标系的 d 轴定向在定子磁链上，即为 双馈电机的定子磁链定向矢量控制。忽略定转子的 电阻和暂态过程，即有
Simulation Research on Control Modes of Doubly-Fed Wind Power Generator Based on PSCAD
Cai Zhi Liu Jianzheng Wang Jian Liu Shu (State Key Lab of Power Systems, Department of Electrical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084) Abstract Doubly fed induction generator (DFIG) used in MW-class variable speed constant frequency wind energy generation system can capture wind energy with the highest efficiency by using the stator flux oriented vector control method. Based on the wind turbine characteristics, the arithmetic of the control objective reference values is derived. It is shown three control modes can be used to realize maximum power point tracking which are speed-mode control, torque-mode control and power-mode control. Based on The dynamic and static performances of three control modes analyzed and compared, it is proposed the best control mode is power-mode control. The model of MW-class wind generation system was established by PSCAD in order to simulate the operational performance with wind speed variation. The results show the correctness of the conclusion. Key words：doubly fed induction generator；maximal wind energy tracking；speed-mode control； torque-mode control； power-mode contro

基于PSCAD的永磁同步风力发电机模型与仿真引言永磁同步风力发电机是当前广泛应用于风力发电领域的一种发电机类型。

它具有高效、低成本和可靠性高的特点，因此被广泛用于风力发电系统中。

为了更好地理解和分析永磁同步风力发电机的性能，需要进行相关的建模和仿真。

PSCAD是一种被广泛应用于电力系统仿真的软件工具，具有强大的仿真功能和友好的用户界面。

本文将介绍基于PSCAD的永磁同步风力发电机的模型建立和仿真步骤。

永磁同步风力发电机模型永磁同步风力发电机的基本原理永磁同步风力发电机是一种将风能转化为电能的装置。

它由风轮、发电机和控制系统三部分组成。

风轮接受风能并转动，发电机将机械能转化为电能，控制系统用于调节发电机的工作状态。

永磁同步风力发电机的基本原理是利用电磁感应法，通过风轮驱动发电机转动，使导体在磁场作用下产生感应电势，从而实现发电。

PSCAD中永磁同步风力发电机模型的建立首先需要在PSCAD中选择合适的电气元件进行建模，如发电机、风轮和控制系统等。

对于永磁同步风力发电机的模型建立，可以考虑以下几个方面：1.发电机模型：选择合适的发电机模型，可以根据发电机的特性来选择合适的电气元件进行建模。

一般来说，可以选择三相感应发电机或者永磁同步发电机模型。

2.风轮模型：选择合适的风轮模型，可以考虑风轮的转动惯量、风速、风向等因素。

一般来说，可以选择转动质量、转动惯量等参数进行建模。

3.控制系统模型：选择合适的控制系统模型，可以考虑对发电机转速、电压等进行调节。

一般来说，可以选择PID控制器等控制系统进行建模。

PSCAD中永磁同步风力发电机模型的仿真步骤1.创建PSCAD项目：在PSCAD软件中创建新的项目，选取适当的工程设置和仿真参数。

2.导入电气元件模型：选择合适的电气元件模型，如发电机、风轮和控制系统等，在PSCAD中导入相应的电气元件模型。

3.连接电气元件：使用线缆进行电气元件的连接，建立起完整的永磁同步风力发电机系统。

pscad模型案例PSCAD（Power System Computer-Aided Design）是一种用于电力系统仿真的软件工具。

它可以帮助工程师模拟和分析各种电力系统的行为和性能，包括电力传输、配电和控制系统。

下面是一些关于PSCAD模型案例的示例，以展示其在电力系统设计和分析中的应用。

1. 变频器控制系统模型：该模型用于研究变频器在电力系统中的控制策略和性能。

通过模拟不同的负载和控制参数，可以评估变频器的稳定性、响应速度和功率因数等指标。

2. 风电场电网连接模型：该模型用于模拟风电场与电网的连接和交互行为。

通过调整风机的输出特性和电网的负荷条件，可以评估风电场对电网稳定性和电能质量的影响。

3. 短路分析模型：该模型用于分析电力系统中的短路故障。

通过模拟不同类型的短路故障，可以评估系统的保护装置和自动开关的动作性能，以及短路故障对系统设备的影响。

4. 输电线路模型：该模型用于模拟电力系统中的输电线路的行为和性能。

通过调整线路的参数和输入条件，可以评估线路的输电能力、电压稳定性和传输损耗等指标。

5. 电池储能系统模型：该模型用于研究电池储能系统在电力系统中的应用。

通过模拟不同的负载和储能系统的控制策略，可以评估储能系统的充放电效率、能量储存能力和对系统稳定性的影响。

6. 发电机模型：该模型用于模拟不同类型的发电机在电力系统中的行为和性能。

通过调整发电机的参数和控制策略，可以评估发电机的响应速度、电压调节能力和功率因数调整能力等指标。

7. 配电系统模型：该模型用于模拟电力系统中的配电系统的行为和性能。

通过调整配电系统的负荷和变电站的容量，可以评估系统的电压稳定性、短路能力和供电可靠性等指标。

8. 变压器模型：该模型用于模拟变压器在电力系统中的行为和性能。

通过调整变压器的参数和负载条件，可以评估变压器的效率、电压调节能力和短路能力等指标。

9. 非线性负载模型：该模型用于研究电力系统中非线性负载的行为和性能。

PSCAD电力系统仿真——从风机到风电场建模目录A部分：引言............................................................. - 2 -1.介绍............................................................... - 2 -2.PSCAD部件......................................................... - 2 -3.仿真建模结构....................................................... - 3 -4.仿真执行........................................................... - 3 - B部分：建模............................................................. - 4 -5.从风到同步发电机................................................... - 4 -5.1风源......................................................... - 5 -5.2风力发电机组件............................................... - 6 -5.3风力发电机的调速器组件....................................... - 9 -5.4同步发电机.................................................. - 12 -5.5涡轮发电机连接：在额定负载下的模拟.......................... - 15 -6.AC/DC/AC：电源和频率转换.......................................... - 17 -6.1二极管整流器................................................ - 17 -6.2过电压保护.................................................. - 19 -6.3 DC母线..................................................... - 20 -6.4 6-脉冲晶闸管逆变器.......................................... - 23 -6.5与电网的连接................................................ - 29 -7.配电网............................................................ - 31 -7.1定义网络.................................................... - 31 -7.2潮流仿真.................................................... - 34 - C部分：仿真............................................................ - 36 -8. 恒风速研究....................................................... - 36 -8.1架构完整模型................................................ - 36 -8.2恒风研究.................................................... - 37 -9.故障分析.......................................................... - 38 -9.1默认在节点3 ................................................. - 38 -9.2默认在节点2 ................................................. - 41 -9.3结论........................................................ - 43 -10.变风速研究....................................................... - 44 -10.1动态变桨控制............................................... - 44 -10.2被动变桨控制仿真........................................... - 47 -10.3比较被动和动态的桨距控制................................... - 48 -11.风电场........................................................... - 50 -11.1从一个单一风力发电机到风电场............................... - 50 -11.2 PWM调节驱动器............................................. - 53 - D部分：附录............................................................ - 64 -12. 参考文献........................................................ - 64 -A部分：引言1.介绍近年来，风力发电已引起特别的兴趣，许多风力发电站在世界各地的服务。

PSCAD风机和风电场建模教程————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：PSCAD电力系统仿真——从风机到风电场建模目录A部分：引言 ...............................................................................................................................- 2 -1.介绍 ............................................................................................................................- 2 -2.PSCAD部件 ................................................................................................................- 2 -3.仿真建模结构 ............................................................................................................- 3 -4.仿真执行 ....................................................................................................................- 3 - B部分：建模 ...............................................................................................................................- 4 -5.从风到同步发电机 ....................................................................................................- 4 -5.1风源 ..........................................................................................................- 5 -5.2风力发电机组件 ......................................................................................- 6 -5.3风力发电机的调速器组件 ................................................................... - 10 -5.4同步发电机 ........................................................................................... - 14 -5.5涡轮发电机连接：在额定负载下的模拟 ............................................- 17 -6.AC/DC/AC：电源和频率转换................................................................................. - 19 -6.1二极管整流器 ........................................................................................- 20 -6.2过电压保护 ........................................................................................... - 21 -6.3 DC母线.................................................................................................. - 22 -6.4 6-脉冲晶闸管逆变器 .............................................................................- 26 -6.5与电网的连接 ....................................................................................... - 31 -7.配电网 ..................................................................................................................... - 33 -7.1定义网络 ............................................................................................... - 33 -7.2潮流仿真 ............................................................................................... - 36 - C部分：仿真 ............................................................................................................................ - 38 -8. 恒风速研究 ........................................................................................................... - 38 -8.1架构完整模型 ....................................................................................... - 38 -8.2恒风研究 ............................................................................................... - 39 -9.故障分析 ................................................................................................................. - 40 -9.1默认在节点3 ........................................................................................ - 41 -9.2默认在节点2 ........................................................................................ - 43 -9.3结论 ....................................................................................................... - 45 -10.变风速研究 ........................................................................................................... - 46 -10.1动态变桨控制 ..................................................................................... - 46 -10.2被动变桨控制仿真 ............................................................................. - 49 -10.3比较被动和动态的桨距控制 ............................................................. - 50 -11.风电场 ....................................................................................................................- 52 -11.1从一个单一风力发电机到风电场 ......................................................- 52 -11.2 PWM调节驱动器 ................................................................................- 55 - D部分：附录 ............................................................................................................................ - 66 -12. 参考文献 ............................................................................................................. - 66 -A部分：引言1.介绍近年来，风力发电已引起特别的兴趣，许多风力发电站在世界各地的服务。

P S C A D中的发电机模型1.Synchronous Machine（同步机）本组件有一选项是可以模拟Q轴的两个阻尼绕组，因此它可以作为隐极极或者凸极机使用。

其速度可以由给“w”输入一个正值直接控制，或者将机械转矩输入到“Tm”上。

使用此组件模拟同步机有许多优势。

对于一般应用，那些标注为“Advanced”的参数可以不用修改直接采用默认值，这样做不会改变设备的特性。

本组件的这些特点主要是为了初始化仿真以及更快的达到期望的稳态。

期望的稳态由潮流可知。

在仿真中一旦达到稳态，可能就要使用故障、扰动等等来看看系统的暂态响应。

2.Squirrel Cage Induction Machine（鼠笼感应电动机）本组件可以运行于“速度控制”或“转矩控制”模式下。

在“速度控制”模式下，电动机按照输入“W”的规定速度运转。

在转矩控制模式下，速度根据设备的惯性、阻尼和输入转矩、输出转矩求得。

通常，此型电动机在启动时采用“速度控制”，输入“W”取值为额定标么转速（0.98），在电动机最初的暂态结束（过渡到稳态）后采用转矩控制。

本组件可以和“Multi-Mass Torsional Shaft Interface”组件配合使用。

3.Wound Rotor Induction Machine（绕线转子感应电动机）此感应电动机可采用“速度控制”和“转矩控制”模式运行。

通常，通常，此型电动机在启动时采用“速度控制”，输入“W”取值为额定标么转速（0.98），在电动机最初的暂态结束（过渡到稳态）后采用转矩控制。

本组件可以和“Multi-MassTorsional Shaft Interface”组件配合使用。

4.Two Winding DC Machine（两绕组直流电机）本绕组模拟了两绕组直流电机。

如果外部接线正确的话，电枢绕组两端（right side + and -），磁场绕组两端（top + and -）。

这样可以满足孤立励磁机、并联或串联电机仿真的需要。

文章编号:1674-9146(2015)10-0082-02风力发电作为一种清洁的电力供应形式,对于缓解能源短缺、保护生态环境具有积极意义,因此,各国都对风电发展高度重视,世界风电产业得到迅速发展。

双馈异步风力发电机组由于具有较高的风能利用率,得到了广泛的应用。

由于电网的不稳定性和风能的随机性等因素,安全可靠的风机控制策略显得十分必要,通过对双馈异步风电机组的建模仿真研究控制策略的稳定性就具有重要的现实意义。

1双馈风力发电机组的构成及数学模型双馈风力发电机组的定子与转子都与电网相连,并都有能量的馈送,因此称为双馈发电机,由于采用变速恒频技术,也称为变速恒频风力发电机,其调速范围较大,便于实现最大风能跟踪。

双馈风力发电机组主要包括风力机、齿轮箱、绕线式异步机、交直交变流器以及控制部分[1]。

双馈发电机的模型可以近似为一个绕线式异步感应发电机,为了建模和分析方便本文规定各绕组电压、电流、磁链的正方向符合电机惯例;假设气隙均匀,定、转子为三相对称绕组;忽略磁路饱和,忽略各种涡流磁滞损耗,绕组自感和互感都是三相对称且线性不变;并且忽略温度变化对电机参数的影响;假设磁通波为纯正弦分布,回路中磁通变化产生的感应电势与磁通变化的极性相反,电流产生的漏磁通与电流正方向一致[2]。

双馈发电机稳态运行时的数学方程如下U ̇s =(R s +j ω1L s σ)I ̇s +E ̇s U ̇r s =(R r s +j ω1L r σ)I ̇r +E ̇r I ̇m =I ̇s +I ̇r Ės =E ̇r =j I ̇m X m ⎧⎩⏐⏐⏐⏐⎨⏐⏐⏐⏐.(1)对于式(1),可以得出双馈感应发电机的稳态运行等值电路见图1。

其中:Ė1,E ̇2为感应电势,jX m 为激磁电抗,I ̇m 为激磁电流;U̇s 为定子电压,I ̇s 为定子电流,R s +jX s 为定子阻抗;U̇r 为转子电压,I ̇r 为转子电流,R r +jX r 为转子阻抗;s 为转差率,以上所有转子量均为折算到定子侧的数值。

pscad模型案例PSCAD模型案例1. 交流电机模型在PSCAD中，可以建立交流电机模型，通过输入电压和频率来模拟电机的运行状态。

该模型可以用于分析电机的转速、电流和功率等参数，以及电机的启动、停止和过载等情况。

2. 变压器模型PSCAD可以建立变压器模型，用于模拟变压器的运行行为。

通过输入的电压和负载情况，可以分析变压器的变比、功率损耗和效率等参数，以及变压器的过载和短路等故障情况。

3. 电力系统稳定模型PSCAD可以建立电力系统稳定模型，用于模拟电力系统的稳定性。

通过输入电源电压和负载情况，可以分析电力系统的频率、电压和功率等参数，以及电力系统的稳定裕度和动态响应等性能。

4. 光伏发电模型PSCAD可以建立光伏发电模型，用于模拟光伏发电系统的运行情况。

通过输入太阳辐射和温度等参数，可以分析光伏发电系统的发电功率、效率和电压等参数，以及光伏发电系统的阵列布置和逆变器控制等问题。

5. 电动汽车充电模型PSCAD可以建立电动汽车充电模型，用于模拟电动汽车充电桩的运行情况。

通过输入充电功率和充电时间等参数，可以分析电动汽车充电桩的电流、电压和充电效率等参数，以及充电桩的负载管理和通信控制等问题。

6. 风力发电模型PSCAD可以建立风力发电模型，用于模拟风力发电机组的运行情况。

通过输入风速和风向等参数，可以分析风力发电系统的发电功率、效率和电压等参数，以及风力发电系统的风机控制和功率调节等问题。

7. 储能系统模型PSCAD可以建立储能系统模型，用于模拟电池储能系统的运行情况。

通过输入充电和放电功率等参数，可以分析储能系统的充放电效率、能量损耗和电压调节等参数，以及储能系统的能量管理和储能容量等问题。

8. 电力负荷模型PSCAD可以建立电力负荷模型，用于模拟电力系统的负荷变化情况。

通过输入负荷功率和负荷类型等参数，可以分析电力系统的负载率、功率因数和电压变化等参数，以及负荷的平衡和优化调节等问题。

9. 智能电网模型PSCAD可以建立智能电网模型，用于模拟智能电网的运行情况。

（类 别: 全日制硕士研究生 题 目：基于P S C A D 的双馈感应风力发电机并网控制 英文题目：Grid Connection Control of DFIG Wind Power Generation Based on PSCAD 研究生：周杰 学科名称：电力电子与电力传动 指导教师：李含善 教授 任永峰 副教授 二○一○年五月硕士学位论文分类号: 学校代码: 10128 U D C : 学 号: 20071079摘要全球能源不断消耗，环境日益污染。

风能是一种绿色能源，已经受到世界各国的广泛重视。

风力发电技术得到了快速的发展，已经由初期的恒速恒频（CSCF）风力发电发展到现在的兆瓦级变速恒频（VSCF）风力发电。

其中，双馈电机（DFIG）变速恒频风电机组由于其自身的各种优点已经成为风力发电的主流。

采用双馈电机的风力发电系统具有变速运行、四象限潮流控制、改善电能质量、变频器容量小等优点，在风力发电中被广泛使用。

本文以电力系统仿真软件PSCAD/EMTDC为平台，对兆瓦级变速恒频双馈电机进行了仿真研究。

分析了双馈电机的基本结构、运行原理、能量流动关系，建立了双馈电机数学模型。

在此基础上建立了转子侧变换器与网侧变换器的控制系统。

转子侧变换器采用定子磁链定向的矢量控制，并网前实施空载并网控制，并网成功后进行控制策略切换。

在额定风速以下时，发电机输出功率未达到额定功率，采用最大功率跟踪控制，并给出最大风能追踪下的定子有功功率的参考值；在额定风速以上时，增大桨叶节距角，使风力发电机组保持在额定功率发电。

网侧变换器采用电网电压定向的矢量控制，实现直流电压的稳定及网侧的单位功率因数控制。

仿真研究中，将所建模型与PSCAD/EMTDC模型库中的已有模型相结合。

并网前结合桨距角控制解决了转子转速缺乏控制的问题。

风机从接入电网，控制策略切换到发电的全过程仿真表明，该控制策略能快速地控制发电机的定子电压满足并网条件，实现电机在变速条件下的顺利并网，能够很好的实现功率解耦控制及最大风能追踪。

PSCAD电力系统仿真——从风机到风电场建模目录A部分：引言 ...............................................................................................................................- 2 -1.介绍....................................................................................................................................- 2 -2.PSCAD部件........................................................................................................................- 2 -3.仿真建模结构....................................................................................................................- 3 -4.仿真执行............................................................................................................................- 3 - B部分：建模 ...............................................................................................................................- 4 -5.从风到同步发电机............................................................................................................- 4 -5.1风源.........................................................................................................................- 5 -5.2风力发电机组件.....................................................................................................- 6 -5.3风力发电机的调速器组件.....................................................................................- 9 -5.4同步发电机.......................................................................................................... - 12 -5.5涡轮发电机连接：在额定负载下的模拟.......................................................... - 15 -6.AC/DC/AC：电源和频率转换 ........................................................................................ - 17 -6.1二极管整流器...................................................................................................... - 17 -6.2过电压保护.......................................................................................................... - 19 -6.3 DC母线 ................................................................................................................ - 20 -6.4 6-脉冲晶闸管逆变器........................................................................................... - 23 -6.5与电网的连接...................................................................................................... - 29 -7.配电网............................................................................................................................. - 31 -7.1定义网络.............................................................................................................. - 31 -7.2潮流仿真.............................................................................................................. - 34 - C部分：仿真 ............................................................................................................................ - 36 -8. 恒风速研究................................................................................................................... - 36 -8.1架构完整模型...................................................................................................... - 36 -8.2恒风研究.............................................................................................................. - 37 -9.故障分析......................................................................................................................... - 38 -9.1默认在节点3 ....................................................................................................... - 38 -9.2默认在节点2 ....................................................................................................... - 41 -9.3结论...................................................................................................................... - 43 -10.变风速研究................................................................................................................... - 44 -10.1动态变桨控制.................................................................................................... - 44 -10.2被动变桨控制仿真............................................................................................ - 47 -10.3比较被动和动态的桨距控制............................................................................ - 48 -11.风电场........................................................................................................................... - 50 -11.1从一个单一风力发电机到风电场.................................................................... - 50 -11.2 PWM调节驱动器.............................................................................................. - 53 - D部分：附录 ............................................................................................................................ - 64 -12. 参考文献..................................................................................................................... - 64 -A部分：引言1.介绍近年来，风力发电已引起特别的兴趣，许多风力发电站在世界各地的服务。

PSCAD的电力系统仿真大作业3仿真计算1、在PSCAD中建立典型的同步发电机模型，对同步发电机出口三相短路进行仿真研究。

要求：（1）运行“同步发电机短路”模型，截取定子三相短路电流波形，并对波形进行分析，验证与理论分析中包含的各种分量是否一致；图一同步发电机短路模型图二、定子三相短路电流定子三相短路电流中含有直流分量和交流分量，其中周期分量会衰减。

三相短路电流直流分量大小不等，但衰减规律相同，均按指数规律衰减，衰减时间常数为Ta，由定子回路电阻和等值电感决定，大约在0.2。

交流分量也按指数规律衰减，它包括两个衰减时间常数，分为次暂态过程、暂态过程和稳态过程。

（2）修改电抗参数某d（某d’，某’’d），增加或者减小，截取定子三相电流，并与第一步结果对比分析；图一是某d`=0.314p.u，某d``=0.280p.u情况下的定子电流波形；图二是某d`=0.514p.u,某d``=0.280p.u情况下的定子电流波形。

显然，随着某d`的增大定子的电流在减少。

图三、定子三相短路电流（3）修改时间常数Td（Td’，T’’d），增加或者减小，截取定子三相电流，并与第一步结果对比分析。

参数Td’=6.55，Td”=0.039时定子电流如图一所示；当参数变为Td’=3.55，Td”=0.039是定子电流如图三所示，显然图四、定子三相短路电流2、利用暂态仿真软件对下面的简单电网进行建模，对模型中各元件参数进行详细说明，并进行短路计算。

将故障点的电流电压波形及线路M端的电流电压波形、相量图粘贴到课程报告上。

要求：（1）短路类型为①三相故障；②A相接地；③BC两相故障。

（2）两端系统电势夹角取15o。

（3）故障点设置为线路MN中点（25km处）。

（4）仿真结果包括M、N两侧和短路点处的三相电压、电流的瞬时值波形和短路发生后时刻的三相电压、电流相量图。

三、课程学习心得通过本课程的学习，你有哪些体会和心得，请写出来。

可以从以下几个方面考虑，但不局限于这些方面：通过课程你学到了哪些知识；学会了哪些方法；对电力系统的认识；对课程的建议等。

和 发 电机 的功 率 具 有 可 比性 ，使 系 统 存在 较 大 的
电力 系 统进 行 精 确 建模 ，利 用 数 字 仿 真软 件 强 大 的 数 学运 行 能 力 对 各种 工 况 下 电力 系统 运 行 情 况 进行 仿真 验 证 ，为 系统 设 计 提 供 参考 和 支 撑 。本
这实际上是用d轴方向的磁路饱和来近似地表示电机的饱原动机及其i转速调节系统pscademtdc模型库中标准同步电机模型23同步发电机励磁系统模型由于船舶用电设备多为感性负载负载电流对交流同步发电机是起去磁作用的电流大小和功率因数的变化都会引起发电机端电压的变化所以船舶交流同步发电机必须安装设有自动电压调整装置avr或自励恒压装置能自激起压并在负载变化时自动维持电压恒定的装置来调整发电机的端电压否则将会影响电气设备的正常工作4j
ｉｐ ｏ ｅｔｅ ｔｂｌ ｔｅｍ ｒ ｅ ｌｃｒｃ ｏ ｅ ｓｅ ｒｕ ｈｔｅ ｏ ｔ ｌｎ ｓ ｅ ｄａ ｄｅ ｃｔｔ ｎ ｍ ｒｖ ａ ｉｔ ｏ ｈ ａ ｉ ｅ ｔｉｐ ｗ ｒ ｙ ｔｍ ｔ ｏ ｇ ｎｒ ｌ ｇ ｏ ｐ ｅ ｎ ｉ ｉ ． ｈｓ ｉ ｆ ｙ ｎｅ ｓ ｈ ｈ ｃ ｏｉ ｆ ｘ ａｏ
Ｋｅ ｗｏ ｄｓ ｄｉ ｓ ｌｇ ｎｅ ａ ｏｒｓ ｔ ｉ ｌ ｉ ｎ；ＰＳＣＡＤ ｙ ｒ ： ｅ ｅ ｅ ｒ ｔ ｅ ；ｓ ｍｕ ａｔｏ
Байду номын сангаас
１ 引言
随 着舰 船 技 术 的发 展 ，船 舶 电站 的容 量 越 来 越 大 ，结 构 也更 加 复 杂 。再加 上 船 舶 电力 系 统 自 身特 点 ，即 ： 负载 大 多 为 异步 电动 机 ，部 分 负 载
高船舶 电力 系统稳 定性 。 关键 词：柴油 发 电机 组 仿真 ＰＣ Ｓ ＡＤ

PSCAD电力系统仿真——从风机到风电场建模目录A局部：引言 ...............................................................................................................................- 2 -1.介绍....................................................................................................................................- 2 -2.PSCAD部件........................................................................................................................- 2 -3.仿真建模构造....................................................................................................................- 3 -4.仿真执行............................................................................................................................- 3 - B局部：建模 ...............................................................................................................................- 4 -5.从风到同步发电机............................................................................................................- 4 -5.1风源.........................................................................................................................- 5 -5.2风力发电机组件.....................................................................................................- 6 -5.3风力发电机的调速器组件.....................................................................................- 9 -5.4同步发电机.......................................................................................................... - 13 -5.5涡轮发电机连接：在额定负载下的模拟.......................................................... - 16 -6.AC/DC/AC：电源和频率转换 ........................................................................................ - 18 -6.1二极管整流器...................................................................................................... - 19 -6.2过电压保护...........................................................................................................- 20 -6.3 DC母线 ................................................................................................................ - 21 -6.4 6-脉冲晶闸管逆变器........................................................................................... - 25 -6.5与电网的连接...................................................................................................... - 30 -7.配电网............................................................................................................................. - 32 -7.1定义网络.............................................................................................................. - 32 -7.2潮流仿真.............................................................................................................. - 35 - C局部：仿真 ............................................................................................................................. - 37 -8. 恒风速研究.................................................................................................................... - 37 -8.1架构完整模型....................................................................................................... - 37 -8.2恒风研究.............................................................................................................. - 38 -9.故障分析......................................................................................................................... - 39 -9.1默认在节点3 ....................................................................................................... - 40 -9.2默认在节点2 ....................................................................................................... - 42 -9.3结论...................................................................................................................... - 44 -10.变风速研究................................................................................................................... - 45 -10.1动态变桨控制.................................................................................................... - 45 -10.2被动变桨控制仿真............................................................................................ - 48 -10.3比拟被动和动态的桨距控制............................................................................ - 49 -11.风电场............................................................................................................................- 51 -11.1从一个单一风力发电机到风电场.....................................................................- 51 -11.2 PWM调节驱动器.............................................................................................. - 54 - D局部：附录 ............................................................................................................................ - 65 -12. 参考文献..................................................................................................................... - 65 -A局部：引言1.介绍近年来，风力发电已引起特别的兴趣，许多风力发电站在世界各地的效劳。

Synchronous Machine Study - 1Methods of Initializing a Synchronous MachineMotivation:The objective of this application note is to familiarize the user with the synchronous machine model in PSCAD and demonstrate various methods of initializing the synchronous machine to reach a specific load flow steady state condition. System Overview:In order to investigate the effect of various phenomena such as faults etc in the system; it is crucial that the system is initialized properly and is under proper steady state load flow conditions.In PSCAD the recommended method of initializing the machine is to start it as a fixed voltage source and use this mode of operation to determine exciter and governor input (or field voltage and mechanical torque) parameters needed to produce the desired steady state load flow condition.Note: The synchronous machine model in PSCAD provides users with the option of running it as pure source. The model also provides the option of running it at a fixed speed of 1 PU (with the mechanical dynamics disabled).Illustration # 1 – Machine model without controllers (exciter/governor)错误!未找到引用源。