四川大学电力电子在电力系统中的应用实验报告2010级.docxVIP

电力系统中的电力电子技术实验报告 实验项目 : 1、光伏发电技术仿真实验 2、风力发电技术仿真实验 组 员: 光伏发电技术 独立运行光伏发电系统仿真 一、原理简述 当光线照射太阳能电池表面时，电池把光能直接转换成电能,转换的电能达不到用电要求，需先经过一个 (DC－DC)Boost电路：将直流电源变换为更高电压等级的直流电源,再经过一个由SPWM波控制的全桥逆变电路(DC－AC),将直流电源逆变成交流电源. 二、系统拓扑及仿真参数设置 单相系统 仿真模型 参数设置 （1）光伏电池用直流电压源代替，80 V （2）Boost电路 滤波电感：1 mH：滤波电容：1 mF MOSFET 开关频率：20 kHz，占空比80%，所以输出直流链Vdc=80*100/20=400V,但是有电感分压，实际测得为380V左右 （3）SPWM控制的逆变电路 PWM开关频率：10 kHz，调制度m=220×2380=0.818 （4）变压器 220V /220V 5kVA，负荷5 kW，2 kvar，220V 三相系统 仿真模型 参数设置 （1）光伏电池用直流电压源代替，160 V （2）Boost电路 滤波电感：1 mH：滤波电容：1 mF MOSFET 开关频率：20 kHz，占空比80%，所以输出直流链Vdc=160*100/20=800V,但是有电感分压，实际测得为780V左右 （3）SPWM控制的逆变电路 PWM开关频率：10 kHz， 调制度m=380×2÷800÷32=0.7757 （4）变压器 380V /380V，10kVA，负荷10 kW，5 kvar，380V 三、波形 单相系统 输入电容电压和直流链Vdc波形(有效值为80V和380V左右) 输出电流、电压波形和电压有效值波形（电压有效值为220V满足要求） 三相系统 输入电容电压和直流链Vdc波形(有效值为160V和780V左右) 输出调制波形、电压波形和电压有效值波形（电压有效值为380V满足要求） 风力发电技术 双馈异步式风力发电系统仿真 一、系统结构图 二、风电场工作过程 仿真模型： 运行仿真，输出波形为： 风电场工作过程为： 一个包含6个1.5兆瓦风力发电机的9兆瓦风电场通过30公里、25千伏馈电线连接到一个向120千伏电网供电的25千伏配电系统。 风力发电机是由绕线转子异步发电机和基于IGBT的交流/直流/交流电压源型PWM转换器组成的DFIG. 定子绕组直接连接到60赫兹的电网，而转子由变频的AC / DC/ AC转换器反馈到电网。双馈技术可以通过优化涡轮机速度从低风速风中提取最大能量，同时在狂风期间把对涡轮机的机械应力减少到最小值。 最初的双馈风力发电场发电能力为9兆瓦，风速被保持在恒定值15米/秒。控制系统采用一个转矩控制器，相应的涡轮速度为发电机同步转速的1.2 PU。直流母线电压被调节在1150 V，无功功率保持在0 MVAR。在t =0.03 s时设置了由120千伏电网系统的远程故障而造成电压跌落到0.5 PU，造成直流母线电压和双馈输出功率的相应振荡。在电压跌落期间，控制系统试图将直流母线电压和无功功率调节在其设定点（1150 V，0 Mvar）。系统大约在4个周期后恢复。 三、风速降至6m/s后，系统状态 风速降至6m/s后，风力发电机的有功出力一直在下降，降为2MW左右。而且涡轮速度也一直在下降，降到小于1.0PU。说明此时风机的转速小于同步转速，此时风机运行在亚同步状态。 四、风速波动对风电场接入母线处的电压质量的影响 通过分析上图我们看到当风速从15m/s降到6m/s时，接入母线处的Vabc_B25基本上没有变化，但这并不能说明风电场对接入母线处的电压质量没有影响。这只是因为我们这个实验模型分析不出来，我也不知道怎么去搭建模型分析这个问题，我就去收集一些资料来谈谈我的看法。 由于风速具有随机性和间歇性特点,并网风电将对电网产生一定影响。风电发展初期装机规模较小,与配电网直接相连,对电网的影响主要表现为电能质量,随着大规模风电接入输电网,系统调峰压力加大,系统稳定和运行问题突显。电能质量风电机组对电能质量的影响主要表现在高次谐波、电压闪变和电压波动上,在采用双馈变速恒频风电机组的情况下较为严重。 风速的变会导致风机出力的波动, 而其波动正好处在能够产生电压闪变的频率范围之内 (低于25 Hz) , 因此, 风机在正常运行时也会给电网带来闪变问题, 影响电能质量。 风力发电引起电压波动和闪变的根本原因是并网风电机组输出功率的波动。电网电压的变化受风电系统有功和无功功率的影响。风电机组输出的有功功率主要依赖于风速；在无功功率方面，恒速风电机组吸收的无