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近年来,由于化石能源的大量消耗造成了严重的环境污染,风能作为一种环保的、使用技术相对成熟的可再生能源已经受到了人们越来越多的关注,在世界范围内,风力发电都得到了迅猛发展。现在风电场内主流的风电机组是双馈异步风力发电机组和直驱永磁同步风力发电机组。两种机组与电网的连接方式有所不同。双馈异步风电机组的定子直接连接电网,而转子通过全功率变流器连接电网实现励磁及同步。直驱永磁同步风电机组的转子无需外界励磁,定子通过全功率变流器连接电网。两种机组单独并网和混合并网后对电网稳定性影响的区别已成为亟待研究的课题。本文针对这一新的课题主要研究了以下内容: 首先,本文描述了两种风电机组的基本结构、工作原理以及运行特性。建立了包括风速、风力机、传动系统、双馈异步电机和永磁同步电机,以及双PWM变流器在内的数学模型。 其次,分析研究了两种风电机组的桨距角控制系统、最大风能追踪系统,以及各自的控制系统的数学模型,研究了两种机组的控制策略,实现了两种风电机组的完整建模。最后,分别在Simulink仿真平台和PSAT仿真平台上搭建了双馈异步风电机组各部分的详细模型。 再次,分别在Simulink和PSAT两个仿真平台中,研究了双馈机组在单机无穷大系统和三九节点系统中的暂态稳定性。通过两种仿真平台的结果的相互对比和验证,证明了双馈机组可以很好的跟随风速变化而变化,而且PSAT的仿真结果是可靠的。接着研究了系统的临界切除时间与故障严重程度和发生位置的关系。 最后,本文重点研究了两种机组混合运行对系统小扰动稳定性的影响。根据仿真结果和李雅普诺夫稳定理论,研究结果表明:直驱永磁机组和双馈机组的单机无穷大系统都是小扰动稳定的,并且前者具有更好的小扰动稳定性。两种风电机组不同比例混合运行接入三机九节点系统时,在本文所采用的仿真模型下,随着双馈机组容量占比的增加,混合运行系统的小扰动稳定性降低。