基于PSCAD的双馈风电系统建模与动态仿真研究

通过分析双馈风电系统的数学模型，详细探讨了双馈风电机组在风速突变和电网电压跌落等故障情况下的动态响应特性。研究的重点在于应用PSCAD/EMTDC仿真软件对双馈风电机组进行建模和仿真分析，并采用定子磁链定向矢量控制和电网电压定向矢量控制策略，实现风电系统的有功、无功功率解耦以及最大风能跟踪。双馈风电系统的主要组成包括风机、发电机和控制系统。风机模型用于计算通过风轮转换风能所产生的机械功率，其数学模型反映了风速、空气密度、叶片迎风扫掠面积等因素与风机机械功率之间的关系。发电机模型则涉及将机械能转换为电能的过程，并通过控制系统调节转子电流的幅值、频率、相位，以控制定子侧输出的功率。在双馈风电系统中，发电机定子与电网直接相连，而转子通过变频器与电网连接，实现对转子电流的控制，从而调整定子侧输出功率。当风速发生变化时，转子转速相应变化以保持风能的最大化利用。在电网电压跌落时，通过调整变频器的输出，以确保双馈风电机组不会因电网故障而脱网运行。