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近年来,随着能源结构的转型和发展,世界各国争相着重发展清洁的可再生能源。风能作为新能源发展迅速。因此,风电并网是科研的热点。直驱式永磁同步发电机已经在风电场大规模使用,这类风机并网后对电力系统暂态稳定性的影响有必要进行研究和分析。本文就直驱式永磁同步发电机并网进行建模和仿真,分析风速扰动和网侧故障对系统暂态稳定性的影响。 首先,对直驱式永磁同步发电机及其控制策略进行了建模研究,即建立风力机、整流器、逆变器模型,包括风机的最大功率点(MPPT)的跟踪控制。同时,为了提高仿真速度,建立整流器和逆变器的平均值模型。 其次,建立了直驱式永磁同步发电机并网电力系统模型,包括单机无穷大系统模型,以及三机九节点系统模型。确定了并网模型的稳态,实现两种风电并网模型稳定运行。 然后,采用时域仿真法对上述的两个风电并网电力系统模型在大扰动下的动态过程进行了分析。 (1)单机无穷大系统。首先,通过仿真风速变化,使得系统在额定风速内实现MPPT控制,在额定风速和切出风速内实现恒功率控制。其次,当网侧发生故障时,采用考虑逆变器限流特性的直驱式永磁同步发电机控制方法减小逆变器电流,实现网侧故障时风电不脱网运行。 (2)三机九节点系统。首先是风速变化仿真,研究方法和风电并网的单机无穷大系统一致。其次,网侧发生故障时的分析共两种,第一是分析该系统的5-7支路发生三相短路时的CCT以及失稳类型,分析风电并网对电力系统的暂态稳定性的影响,第二是分析该系统4-6支路发生三相短路的CCT以及失稳类型,分析不同故障地点对电力系统的暂态稳定性的影响。 本文算例结果表明,如果将同步发电机用相同容量的直驱式永磁同步风力发电机代替,则对于网侧的三相短路故障,风电并网有利于延长系统的临界清除时间,提高系统的稳定性;而且故障点距离风力发电系统越近,临界清除时间越长,稳定性越好。