2023DIgSILENT PowerFactory軟件使用指南

DIgSILENT/PowerFactory軟件使用指南2023PowerFactory軟件簡(jiǎn)介PowerFactory軟件簡(jiǎn)介2DIgSILENT公司的業(yè)務(wù)范圍DIgitalSImuLationandElectricalNeTwork數(shù)字仿真和電網(wǎng)計(jì)算程序DIgSILENT公司的業(yè)務(wù)范圍研究、咨詢(xún)與培訓(xùn)電力系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)PowerFactoryStationWareRT-Simulator硬件PowerFactoryMonitor344DIgSILENT公司總部公司組成DIgSILENT公司總部DIgSILENTGmbH，德國(guó)DIgSILENT－STRELSRL，意大利DIgSILENTBuyisa(PtyLtd.，南非DIgSILENTPacificLtd.，澳大利亞DIgSILENT(ChileLtda，智利DIgSILENT(ArgentinaLtda.，阿根廷人員DIgSILENTGmbH有員工近40由從事科學(xué)研究、技術(shù)咨詢(xún)和軟件開(kāi)發(fā)的專(zhuān)家組成55DIgSILENT軟件PowerFactoryDIgSILENT軟件1985年：第一套商業(yè)版分析軟件開(kāi)發(fā)成功1995年：DIgSILENT10.31版軟件正式發(fā)布1998年：DIgSILENTPowerFactory11.02000DIgSILENTPowerFactory12.02003DIgSILENTPowerFactory13.02005年：推出StationWare軟件2008DIgSILENTPowerFactory14.0目前已經(jīng)在一百多個(gè)國(guó)家得到使用，已售出的軟件超過(guò)4500套。77PowerFactory軟件的特點(diǎn)豐富的元件庫(kù)（EquipmentTypeLibrary），包括詳細(xì)的系統(tǒng)元件模型如架空線、電纜、變壓器、SVC、電流源和電壓源等等，以及控制器模型如發(fā)電機(jī)調(diào)壓器、調(diào)速器和PSS等等。PowerFactory軟件的特點(diǎn)面向程序化過(guò)程的編程語(yǔ)言DPL，能夠?qū)崿F(xiàn)多種靜態(tài)仿真分析功能，如電壓穩(wěn)定性、PV/QV敏感性分析等。面向連續(xù)運(yùn)行過(guò)程的仿真語(yǔ)言DSL，用于實(shí)現(xiàn)暫態(tài)穩(wěn)定性分析過(guò)程中系統(tǒng)元件的控制。含多種電力電子元件，如SVC、TCSC等，這些元件都可以利用DSL定義相應(yīng)的控制模型。88PowerFactory軟件的特點(diǎn)數(shù)據(jù)管理方式PowerFactory軟件的特點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)管理器：分級(jí)的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)以Project為單位對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，包含計(jì)算分析所需要的電網(wǎng)元件信息、圖形信息以及計(jì)算設(shè)置。提供電力系統(tǒng)運(yùn)行、規(guī)劃方案信息管理功能：允許用戶(hù)在電網(wǎng)基礎(chǔ)信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行某些數(shù)據(jù)的修改并分別進(jìn)行保存，如設(shè)計(jì)不同的擴(kuò)建方案，分析系統(tǒng)不同的運(yùn)行方式等等。完全圖形化的操作模式軟件由DataManager和Graphic圖形窗口兩個(gè)工作頁(yè)面組成，用戶(hù)可以直接在圖形窗口繪制電網(wǎng)、錄入和修改電網(wǎng)數(shù)據(jù)，也可以在DataManager頁(yè)面中進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入和修改99PowerFactory軟件的特點(diǎn)虛擬表計(jì)技術(shù)的應(yīng)用PowerFactory軟件的特點(diǎn)窗口的概念，用于顯示通過(guò)DPL或暫態(tài)分析過(guò)程中的各變量的曲線和波形，用戶(hù)可以根據(jù)自己的需要來(lái)定義變量。數(shù)據(jù)兼容性：提供用于與SCADA/GIS進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)交換語(yǔ)言DOLE。可以通過(guò)Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入和輸出。與PSSE/E和PSS/U等電力系統(tǒng)仿真軟件的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。1010PowerFactory軟件的主要功能潮流計(jì)算PowerFactory軟件的主要功能描述復(fù)雜的單相和三相AC系統(tǒng)及各種交直流混合系統(tǒng)。潮流求解過(guò)程提供了3提供變電站控制、網(wǎng)絡(luò)控制、變壓器分接頭調(diào)整控制以及多種遠(yuǎn)程控制模式。故障分析支持幾乎所有的故障類(lèi)型（包括復(fù)故障分析）。諧波分析可以模擬各種諧波電流源和電壓源，并提供計(jì)及集膚效應(yīng)和內(nèi)在自感的與頻率相關(guān)的元件模型。1111PowerFactory軟件的主要功能穩(wěn)定性分析PowerFactory軟件的主要功能能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)電暫態(tài)和電磁暫態(tài)的仿真計(jì)算，能夠仿真電力系統(tǒng)幾乎所有類(lèi)型的故障，仿真分析的結(jié)果能夠通過(guò)虛擬表計(jì)來(lái)繪制成曲線圖?？煽啃苑治鰧⑾到y(tǒng)充裕性和安全性進(jìn)行了綜合考慮，主要包括三個(gè)方面：預(yù)想事故分析、發(fā)電可靠性估計(jì)和網(wǎng)絡(luò)可靠性估計(jì)。保護(hù)它包含了許多額外的原件如CT、VT、繼電器等。所有這些保護(hù)元件在靜態(tài)、暫態(tài)情況下都能夠使用。在所有可能的仿真模式如潮流分析、故障分析、機(jī)電暫態(tài)和電磁暫態(tài)等情況下這些保護(hù)元件都能夠響應(yīng)。1212PowerFactory軟件的主要功能最優(yōu)潮流PowerFactory軟件的主要功能最優(yōu)潮流計(jì)算是對(duì)基本潮流計(jì)算的有效補(bǔ)充。最優(yōu)潮流計(jì)算主要采用內(nèi)點(diǎn)法，并提供了多種約束條件和控制手段，其考慮的目標(biāo)函數(shù)主要有最小網(wǎng)損、最小燃料費(fèi)用、最大利潤(rùn)及最小區(qū)域交換潮流。配網(wǎng)優(yōu)化能夠?qū)崿F(xiàn)電容器選址優(yōu)化、解環(huán)點(diǎn)優(yōu)化以及電纜補(bǔ)強(qiáng)優(yōu)化三種優(yōu)化功能。低壓網(wǎng)絡(luò)分析根據(jù)連接到某一線路上的用戶(hù)數(shù)量來(lái)定義負(fù)荷、考慮負(fù)荷的多樣性、在進(jìn)行潮流計(jì)算時(shí)考慮負(fù)荷多樣性并計(jì)算電壓最大跌落值和最大支路電流、自動(dòng)進(jìn)行電纜補(bǔ)強(qiáng)、電壓跌落和電纜負(fù)載率分析等。PowerFactory軟件劃分13PowerFactory軟件劃分13功 能配網(wǎng)包工業(yè)用戶(hù)包輸電網(wǎng)包標(biāo)準(zhǔn)包風(fēng)電應(yīng)用包標(biāo)準(zhǔn)版專(zhuān)業(yè)版標(biāo)準(zhǔn)版專(zhuān)業(yè)版標(biāo)準(zhǔn)版專(zhuān)業(yè)版潮流計(jì)算√√√√√√√√故障分析√√√√√√√√最優(yōu)潮流保護(hù)√√√√√√諧波√√機(jī)電暫態(tài)√√√√電磁暫態(tài)√√低壓網(wǎng)絡(luò)分析√配網(wǎng)優(yōu)化√可靠性分析√√1414PowerFactory在風(fēng)電領(lǐng)域的獨(dú)特性風(fēng)電機(jī)組模型：PowerFactory在風(fēng)電領(lǐng)域的獨(dú)特性基于雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)（DFIG）的變速風(fēng)機(jī)基于變頻器控制同步發(fā)電機(jī)（CDSG）的變速風(fēng)機(jī)基于普通感應(yīng)發(fā)電機(jī)的恒速風(fēng)機(jī)風(fēng)電機(jī)組控制：風(fēng)電機(jī)組葉片機(jī)械特性模擬槳距角控制發(fā)電機(jī)保護(hù)和轉(zhuǎn)子短路保護(hù)器（Crow-bar）建模變頻器控制建模15PowerFactory軟件界面介紹15PowerFactory軟件界面介紹1616基本概念用戶(hù)在PowerFactory修改信息都自動(dòng)存儲(chǔ)在Database中（即安裝目錄下的DB文件），用戶(hù)無(wú)需自定義存儲(chǔ)路徑?；靖拍钏罱ňW(wǎng)絡(luò)能夠以圖形的形式顯示。錄入數(shù)據(jù)的方法：在圖形用戶(hù)界面錄入在datamanager中錄入Database的主要結(jié)構(gòu)17Database的主要結(jié)構(gòu)17LocalLibrary：User3LocalLibrary：User3在當(dāng)前的Project中自定義的元件庫(kù)，User3能夠進(jìn)行修改。GlobalLibrary：軟件內(nèi)置的元件庫(kù)，含電力系統(tǒng)相關(guān)的所有標(biāo)準(zhǔn)元件類(lèi)型，如發(fā)電機(jī)、線路、變壓器以及相關(guān)控制器的元件類(lèi)型等等。只有管理員能夠進(jìn)行修改。18PowerFactoryDatabase18軟件內(nèi)置元件庫(kù)模型及算例自定義用戶(hù)名1919Project的概念Project－項(xiàng)目Project的概念包含項(xiàng)目分析計(jì)算所需的所有數(shù)據(jù)電網(wǎng)數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)負(fù)荷數(shù)據(jù)、發(fā)電廠相關(guān)數(shù)據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式仿真事件和語(yǔ)句仿真分析結(jié)果20功能圖標(biāo)區(qū) 20畫(huà)圖工具已激活的Project 區(qū)DataManager數(shù)據(jù)管理窗 繪圖區(qū)DataManager數(shù)據(jù)管理窗 結(jié)果輸出窗 Project的結(jié)構(gòu)Project中的所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一系列名為workbookstructure的文件夾中。Project的文件夾結(jié)構(gòu)Library-庫(kù)的概念NetworkModelOperationScenarios系統(tǒng)運(yùn)行方式StudyCase212222Project的結(jié)構(gòu)—系統(tǒng)元件庫(kù)EquipmentTypeLibrary件庫(kù)Project的結(jié)構(gòu)—系統(tǒng)元件庫(kù)母線類(lèi)型：?jiǎn)文妇€、雙母線等發(fā)電機(jī)模型架空線、電纜導(dǎo)線型號(hào)桿塔類(lèi)型變壓器型號(hào)2323Library元件庫(kù)—發(fā)電機(jī)BasicData：Library元件庫(kù)—發(fā)電機(jī)視在功率額定電壓功率因數(shù)RMS/EMTSimulation：慣量定子電阻/漏抗隱極機(jī)/凸極機(jī)同步電抗、暫態(tài)電抗、次暫態(tài)電抗暫態(tài)時(shí)間常數(shù)、次暫態(tài)時(shí)間常數(shù)磁飽和效應(yīng)2424Library元件庫(kù)—導(dǎo)線BasicData：Library元件庫(kù)—導(dǎo)線額定電壓、電流和頻率架空線/電纜正序電阻、電抗零序電阻、電抗LoadFlow：正序電納零序電納2525Library元件庫(kù)－變壓器BasicData：Library元件庫(kù)－變壓器額定電壓額定功率向量組正序短路電壓百分比銅損LoadFlow高壓/中壓/低壓分接頭勵(lì)磁電抗26Project的結(jié)構(gòu)—網(wǎng)絡(luò)模型26NetworkModel網(wǎng)絡(luò)模型：?Diagrams：用于存儲(chǔ)電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息。?NetworkData：存儲(chǔ)電網(wǎng)數(shù)據(jù)，如線路名稱(chēng)、導(dǎo)線型號(hào)和長(zhǎng)度等。?Variations：用于存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)變化，如電網(wǎng)擴(kuò)建、新建線路和電廠等等。27NetworkModel—電網(wǎng)圖27NetworkModel—電網(wǎng)圖28Project的結(jié)構(gòu)—電網(wǎng)與元件庫(kù)的關(guān)系組成一個(gè)電網(wǎng)的系統(tǒng)元件系統(tǒng)元件1 系統(tǒng)元件2公用元件類(lèi)型及相應(yīng)參數(shù)元件類(lèi)型公用元件類(lèi)型及相應(yīng)參數(shù)293030Project的結(jié)構(gòu)—案例分析StudyCases可以理解為一個(gè)含多個(gè)studycase的文件夾，其中：Project的結(jié)構(gòu)—案例分析每一個(gè)studycase對(duì)應(yīng)某些已激活的grid，operationscenarios以及variations。每一個(gè)studycase有相應(yīng)的計(jì)算命令。每一個(gè)studycase保存相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果。3131如何使用PowerFactory進(jìn)行潮流計(jì)算如何使用PowerFactory進(jìn)行3232潮流計(jì)算的應(yīng)用正常運(yùn)行方式潮流計(jì)算的應(yīng)用負(fù)載率、損耗、電壓分布；電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)行發(fā)電計(jì)劃和優(yōu)化為短路和穩(wěn)定性分析提供初始數(shù)值緊急狀態(tài)負(fù)載率、損耗、電壓分布事故、網(wǎng)絡(luò)安全/可靠性仿真運(yùn)行極限可靠性分析3333潮流計(jì)算的設(shè)置BasicOptions：平衡/不平衡潮流變壓器分接頭是否自動(dòng)調(diào)節(jié)電容器/電抗器是否自動(dòng)調(diào)節(jié)是否考慮無(wú)功出力極限ActivePowerControl有功功率控制方式Advancedoptions,如計(jì)算方法等IterationControl：迭代次數(shù)修改3434系統(tǒng)元件—發(fā)電機(jī)BasicData：系統(tǒng)元件—發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)型號(hào)機(jī)組控制模型LoadFlow：是否作為平衡機(jī)PV節(jié)點(diǎn)還是PQ節(jié)點(diǎn)P、Q、V設(shè)置無(wú)功出力上下限有功出力上下限3535系統(tǒng)元件－變壓器BasicData：變壓器型號(hào)LoadFlow：分接頭位置分接頭能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)是否連續(xù)調(diào)節(jié)控制母線控制電壓范圍3636系統(tǒng)元件－電容器/電抗器組BasicData：系統(tǒng)元件－電容器/電抗器組額定電壓可投入最大組數(shù)實(shí)際投入組數(shù)每組的額定無(wú)功功率LoadFlow：可投入最大組數(shù)實(shí)際投入組數(shù)能否自動(dòng)投切所控制的母線電壓調(diào)節(jié)范圍37OperationScenarios系統(tǒng)運(yùn)行方式37OperationScenarios系統(tǒng)運(yùn)行方式3838運(yùn)行方式庫(kù)OperationalLibrary庫(kù)運(yùn)行方式庫(kù)斷路器負(fù)荷轉(zhuǎn)移故障設(shè)置設(shè)備退出運(yùn)行熱穩(wěn)定極限39Project的結(jié)構(gòu)—系統(tǒng)運(yùn)行模式39OperationScenarios系統(tǒng)運(yùn)行方式根據(jù)NetworkModel中的grid生成，用以描述系統(tǒng)的各種運(yùn)行方式，如大負(fù)荷方式、小負(fù)荷方式等等。當(dāng)前運(yùn)行方式的相應(yīng)信息。每次只能激活一個(gè)OperationScenario。每一個(gè)OperationScenario的具體信息和數(shù)據(jù)修改需要用戶(hù)自己進(jìn)行保存。4040OperationalDatavs.NetworkDataNetworkData：OperationalDatavs.NetworkData包含組成電力系統(tǒng)的一系列元件，如發(fā)電機(jī)、變壓器等，以及這些元件的具體類(lèi)型這些數(shù)據(jù)幾乎是不變的。OperationalData：這些數(shù)據(jù)與運(yùn)行方式相關(guān)，如負(fù)荷的大小、線路/發(fā)電機(jī)處于檢修還是運(yùn)行狀態(tài)、變壓器分接頭位置等等。這些數(shù)據(jù)經(jīng)常會(huì)發(fā)生變化。41Variations網(wǎng)絡(luò)變化41Variations網(wǎng)絡(luò)變化Variationvs.OperationScenario42Variationvs.OperationScenario42強(qiáng)調(diào)電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)的變化任何時(shí)候都只能有一個(gè)OperationScenario強(qiáng)調(diào)電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)的變化任何時(shí)候都只能有一個(gè)OperationScenario處于激活主要用于系統(tǒng)運(yùn)行方式分析強(qiáng)調(diào)電網(wǎng)的變化可以有多個(gè)Variations同時(shí)處于激活狀態(tài)主要用于電網(wǎng)擴(kuò)建規(guī)劃4343NetworkModel：VariationsVariations化，如新建線路、變電站擴(kuò)建等等。NetworkModel：VariationsExpansionStage則表征電網(wǎng)各個(gè)擴(kuò)建項(xiàng)目。如何定義：NetworkModel：Variations44NetworkModel：Variations44NetworkModel：Variations45NetworkModel：Variations452009.01.04 2009.07.20 2009.12.152009.08.152009.08.1546PowerFactory中系統(tǒng)控制的實(shí)現(xiàn)46PowerFactory中系統(tǒng)控制的實(shí)現(xiàn)4747DSL語(yǔ)言簡(jiǎn)介系統(tǒng)元件的控制（如發(fā)電機(jī)的調(diào)壓器、調(diào)速器、風(fēng)電機(jī)組的各類(lèi)控制環(huán)節(jié)，等等）在PowerFactory中都是通過(guò)DSL來(lái)實(shí)現(xiàn)的。DSL語(yǔ)言簡(jiǎn)介DSL：DIgSILENTSimulationLanguage能夠描述所有的線性/非線性微分環(huán)節(jié)能夠描述所有的算法和邏輯表達(dá)式能夠定義一系列的程序事件有框圖和DSL程序兩種表達(dá)方式4848概念(1)－ModelDefinitionModelDefinition概念(1)－ModelDefinitionType，類(lèi)似于元件庫(kù)的概念。用于定義控制器模型、機(jī)械模型等的建模，可以反復(fù)被調(diào)用。一個(gè)ModelDefinition由多個(gè)block以及輸入、輸出信號(hào)組成，用以實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制環(huán)節(jié)，如發(fā)電機(jī)調(diào)壓器AVR模型。每一個(gè)block與一個(gè)傳遞函數(shù)對(duì)應(yīng)；各個(gè)block之間通過(guò)輸入信號(hào)、輸出信號(hào)以及運(yùn)行符號(hào)連接。49概念(1)－ModelDefinition495050概念(2)－CommonModelElement，類(lèi)似于系統(tǒng)元件的概念，概念(2)－CommonModel需要調(diào)用事先定義好的ModelDefinition能夠?qū)崿F(xiàn)的功能。用戶(hù)可修改CommonModel同的暫態(tài)運(yùn)行特性。51概念(2)－CommonModel515252概念(3)－CompositeModelFrameType，與ModelDefinition反復(fù)調(diào)用。概念(3)－CompositeModelFrame用于定義不同的CommonModel不含具體的數(shù)學(xué)方程或傳遞函數(shù)。一個(gè)Frame由多個(gè)slot和輸入、輸出信號(hào)組成：每一個(gè)slot有一個(gè)或多個(gè)輸入信號(hào)、輸出信號(hào)，并與一個(gè)特定的commonmodel相對(duì)應(yīng)。53概念(3)－CompositeModelFrame5354概念(4)－CompositeModel5455CommonModel55CompositeFrameCompositeModelModelDefinition56基于DFIG的變速風(fēng)電機(jī)組簡(jiǎn)介56基于DFIG的變速風(fēng)電機(jī)組簡(jiǎn)介風(fēng)力發(fā)電機(jī)種類(lèi)FixedSpeed定速 VariableSpeed變速Stall

Pitching變槳距

No不能控制無(wú)功

Q-control無(wú)功控制InductionGenerator感應(yīng)發(fā)電機(jī)

InductionGenerator感應(yīng)發(fā)電機(jī)

InductionGeneratorwithVariableRotorResistance(“Opti-slip”)轉(zhuǎn)子電阻可調(diào)的感應(yīng)發(fā)電機(jī)(“最優(yōu)滑差”)

DFIG雙饋電機(jī)

CD-SG逆變器驅(qū)動(dòng)同步電機(jī)CD-IGNoQ-control無(wú)無(wú)功控制StrongShortCircuitContribution短路電流大

逆變器驅(qū)動(dòng)感應(yīng)電機(jī)WeakShc.Contrib.短路電流小57575858基于雙饋感應(yīng)電機(jī)的風(fēng)電機(jī)組變頻機(jī)基于雙饋感應(yīng)電機(jī)的風(fēng)電機(jī)組齒輪箱齒輪箱雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)電網(wǎng)DFIG是繞線式轉(zhuǎn)子感應(yīng)發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子回路通過(guò)接在轉(zhuǎn)子滑環(huán)上的電力電子變頻器與電網(wǎng)相連，定子則直接接入電網(wǎng)，變頻器通過(guò)IGBT開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷來(lái)控制。5959雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)與傳統(tǒng)的感應(yīng)發(fā)電機(jī)相比，DFIG具有很多的優(yōu)勢(shì)，如下：雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)通過(guò)變頻器控制轉(zhuǎn)子電流為電機(jī)提供勵(lì)磁。具有無(wú)功控制能力，能夠提供電壓支持。實(shí)現(xiàn)了有功功率和無(wú)功功率的解耦控制，這意味著能夠?qū)D(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流進(jìn)行獨(dú)立控制。6060情況下限制風(fēng)電機(jī)組出力。統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等。基于雙饋機(jī)的變速風(fēng)電機(jī)組模型風(fēng)速模型基于雙饋機(jī)的變速風(fēng)電機(jī)組模型風(fēng)速模型控制發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間的風(fēng)力機(jī)模型軸系模型雙饋發(fā)電機(jī)變頻器控制系統(tǒng)最大功率追蹤塊轉(zhuǎn)速控制器功率控制與電流控制變速風(fēng)電機(jī)組保護(hù)

無(wú)功交換功率、控制風(fēng)電機(jī)組發(fā)出的有功功率以追蹤風(fēng)電機(jī)組的最優(yōu)運(yùn)行點(diǎn)或者在高風(fēng)速情況下限制風(fēng)電機(jī)組出力。上述功能主要通過(guò)變速風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制及風(fēng)力機(jī)的槳距角控制實(shí)現(xiàn)。6161空氣動(dòng)力學(xué)模型電能?？諝鈩?dòng)力學(xué)模型?3風(fēng)速與空氣動(dòng)力功率的關(guān)系可描述為：3Pw

1R2C2

(,6262軸系模型63軸系模型63HturTHturTTHgenshaftturKSDturDSDgen低速軸齒輪箱高速軸發(fā)電機(jī)風(fēng)力機(jī)與發(fā)電機(jī)的兩質(zhì)塊模型來(lái)表示軸系，分別由風(fēng)力機(jī)與發(fā)電雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖Vdc˙rac˙acVdc˙rac˙acGrid

電力電子變頻器是一個(gè)背靠背式變頻器系統(tǒng)，由兩個(gè)電壓源變頻器和的直流環(huán)節(jié)組成。發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路饋入轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器，轉(zhuǎn)子變頻器相應(yīng)地在轉(zhuǎn)子回路中增加額外的電壓相量。通過(guò)對(duì)該電壓相量進(jìn)行控制，可以使轉(zhuǎn)子回路的頻率與期望的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速一致。在正常的運(yùn)行狀態(tài)下，為了獲得最大的功率輸出，轉(zhuǎn)子通過(guò)轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器的控制進(jìn)行調(diào)節(jié)，這就是轉(zhuǎn)子回路變頻運(yùn)行的原因。變頻器64變頻器646565DFIG風(fēng)電機(jī)組的保護(hù)系統(tǒng)irCrowBarrTripspeed保護(hù)信號(hào)uDFIG風(fēng)電機(jī)組的保護(hù)系統(tǒng)irCrowBarrTripspeed保護(hù)信號(hào)uTripVoltage電壓保護(hù)轉(zhuǎn)速保護(hù)Max轉(zhuǎn)子過(guò)流1）低電壓/過(guò)電壓保護(hù)2）低速/超速保護(hù)3）轉(zhuǎn)子過(guò)流保護(hù)（Crow-bar保護(hù)）葉片齒輪箱

measgen

雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)IImeasI

變壓器 電網(wǎng)PmeasQmeasPmeasQmeas

dmeasq,rotor

轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器AC

直流環(huán)節(jié)

電網(wǎng)側(cè)變頻器DC

grid gridgridPmeasgridP

grid

ref

measgen

CoordinateTranformationP

DCRRFP SVRF

ACPconv,mqcurrent

meas

measgen

RRF SVRF

rotor,md rotor,mq

Iq,conv

Id,convLookup table

speedcontroller

currentcontroller

Iref

controllerQIrefQIUCoordinateTranformationIU

refIdI

refq,rotor

meas dc

d,convPQ

q,conv

measconvPratedPPgridP

UQpitchUQ

measgrid

QmeasgridQ

PQcontroller

controllerPmeasgridP

PrefgridP

QrefgridQ

refdc

refconv66風(fēng)力機(jī)控制66

器系統(tǒng)

電網(wǎng)側(cè)變頻器控制器轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組通過(guò)能夠控制轉(zhuǎn)子滑環(huán)電壓的電力電子變頻器饋入電網(wǎng)，其解耦控制方法可以用于控制雙饋電機(jī)的有功與無(wú)功。轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器imeasid,rotorimeasid,rotor取自轉(zhuǎn)速控制器

Pref

meas

gen

Pt風(fēng)力機(jī)

genrefgrid

gridPmeasgridPmeas

K(11)PP sTP

irefid,rotoriref

id,rotorKd(1

1

SVRFPmd,rotor PSVRF

RRFPmd,rotorPRRF

mi坐標(biāo)iRRF雙饋 d,rotor 變換感應(yīng)iRRF測(cè)量環(huán)節(jié)QrefgridQimeasq,rotori

QgridQrefgridQ

K(11)QQ sTQ功率外環(huán)

q,rotor

K(11)qq sTqimeasiq,rotor

Pmq,rotormu

SVRFRRF

Pmq,rotor

q,rotorr

RRFSVRF轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制器

rPLL ui電壓鎖相iimeasq,rotori

measq,rotor67676868轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制坐標(biāo)變換SVRF→RRF部分：用于將轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制器輸出的定子電壓定向參考坐標(biāo)系下的變頻器調(diào)制系數(shù)信號(hào)變換為雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子參考坐標(biāo)系下的信號(hào)輸入DFIG中，并引入控制器的前饋補(bǔ)償部分（轉(zhuǎn)子磁鏈）以實(shí)現(xiàn)控制的完全解耦。坐標(biāo)變換RRF→SVRF部分：用于將雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子電流由轉(zhuǎn)子參考坐標(biāo)系下的表示方法轉(zhuǎn)換為定子電壓坐標(biāo)系下的表示方法，以實(shí)現(xiàn)定子電壓定向的轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制。6969轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制風(fēng)力機(jī)模塊：將雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)輸出的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入后，在經(jīng)風(fēng)力機(jī)（windturbine）模型輸出風(fēng)力機(jī)的機(jī)械功率至電機(jī)。當(dāng)考慮完整的風(fēng)力機(jī)模型及