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风力涡轮发电机


Wind Turbine Generator Analysis and Calculation Software
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 风力发电机分析

风力涡轮发电机分析模块允许您通过便捷的图形界面模拟风电厂接入电网的操作,从而优化稳态和动态仿真.风力涡轮发电机模型是ETAP可再生能源的一部分,它与ETAP用户自定义动态型的生成器和编译器完全兼容.

风力涡轮发电机模型可应于在ETAP所有的计算模块中,如潮流分析、短路计算、暂态稳定、谐波分析、保护配合及动作序列以及ETAP实时系统.用户自定义功能可以模拟风力涡轮机和电网瞬时变化曲线和继电器动作.它也可以预测每个涡轮发电机的动态响应.

风力发电的分析结果可以用于选择涡轮机位置,调整控制参数,选择和安装保护设备,以及定制配套设备.

风力涡轮发电机模块已经得到了市场的认可.目前,美国的第三大风电场正使用此模块对风力涡轮机和电网之间电力交易的进行实时监测.

随着全球疾速地计划对风电的投入,电网需要快速评估风力发电对系统稳定性影响的需求也变得到至关重要。在初步计划阶段, 这个评估通常完成了正序时域的分析,它模拟了电力系统发生大扰动的动态响应(如发生短路).但是市场上缺乏合适的各种不同风力涡轮机的动态模型,一直阻碍了对此问题的准确分析;尽管西部电力协调委员会(WECC)为了解决这个总题,已经做了大量发展行业标准化的风力涡轮机模型的工作.

西部电力协调委员会(WECC)建模和验证工作小组,发起致力于发展和验证一系列风力涡轮发电机(WTG)通用动态模型的努力.努力的目标是:

1) 当WTG厂商还没有确定模型的时候,允许在互相接入的早期阶段进行暂态稳定性的特性研究
2) 关于动态模型的特性方面,降低WTG厂家对电机的特性的保密性
3) 提高模型的可用性和质量,要与最初的系统影响评估的精确程序优质一致.

ETAP软件包含了WECC工作组研发的风力涡轮机模型.研发这些模型主要为了分析成组的风力涡轮机与单一网络连接时对系统稳定性的影响.已经用这些模型完成了动态仿真,而且比较结果来源于应用在航空转换和动力传动动态系统的指定生产商的高阶模型.

Wind Turbine Generator Type 1
Wind Turbine Generator Type 2
Wind Turbine Generator Type 3
Wind Turbine Generator Type 4

通用的WECC模型是根据WTG四种主要的拓扑结构研发的。第一种结构指的是WTG类型1. 这种风机有规则的节距,并且驱动直接耦合接地的鼠笼感应发电机.

Type 2 WTG is a variation on the Type 1, operating with variable slip. It utilizes a wound rotor induction generator whose rotor winding is brought out via slip rings and brushes. An external rotor resistance is electronically modulated to effect dynamic changes in the machine’s torque-speed characteristics.

The doubly fed induction generator (DFIG), or partial conversion, topology is designated as WECC Type 3. The turbine is pitch-regulated and features a wound rotor induction generator with an AC/DC/AC power converter connected between the rotor terminals and grid. The generator stator winding is directly coupled to the grid. The power converter in the rotor circuit allows for independent control of generator torque and flux, providing fast active and reactive power control over a wide range of generator speeds.

Finally, the full conversion topology is designated as WECC Type 4. The turbine is pitch-regulated and features an AC/DC/AC power converter through which the entire power of the generator is processed. The generator may be either induction or synchronous type. As with the Type 3 WTG, the power converter allows for independent control of quadrature and direct axis output currents at the grid interface, providing fast active and reactive power control over a wide range of generator speeds.


最后对于详细的仿真计算,ETAP用户自定义模型功能可以用于模拟实际厂商的风力涡轮机控制器模型和结合ETAP暂态稳定分析模块进行动态计算.


风力涡轮发电机分析的主要特征


  • 风力发电分析功能可建立不受限制的单个或成组风力涡轮发电机模型
  • 详细的涡轮机动态模型包括气体动力和功率系统
  • ETAP用户自定义动态型(UDM)的生成器和编译器完全兼容
  • 可以建立WECC定义的风力涡轮机技术的模型如常规的感应发电机,可变滑差感应发电机,带有节距和变换控制器的双馈感应发电机和满功率转换器模型.
  • 仿真带斜坡风、阵风和噪音干扰的瞬时风扰动,以及计算对风机的动态影响
  • 为可预的“what if”研究和场景创造多种风类型
  • 用户可以指定风力涡轮机厂商和模型库
  • 可以进行单个扰动或区域扰动的暂态稳定性分析