07_应用PSCAD进行新能源系统仿真研究分析.ppt

应用PSCAD进行 新能源系统仿真研究;主要内容; 光伏发电系统一般由光伏阵列模块、逆变器 和控制器三部分组成。逆变器将光伏电池所产 生的直流电能逆变为交流形式。控制器控制光 伏电池最大功率点追踪、逆变器并网的功率和 电流的波形，从而使向电网或负载输送的功率 与光伏阵列模块所发的最大电能功率相平衡。;光伏发电系统结构图;光伏发电系统输出功率与输出电压受环境温度和光照强度的影响，产生非线性变化，且在一定光照强度和环境温度下，其输出功率与电压的曲线只有一个最大功率点（如图所示）。为了提高光伏电池的运行效率，就要保证光伏电池一直以最大功率运行。; 目前最常用的最大功率追踪方法有干扰法、电导增量法、滞环比较法等，本仿真采用电导增量法，其流程如图所示。; 该算法的原理是光伏阵列P-V曲线在功率最大值Pmax处的斜率为零，即P=UI。将两端对U求导可得：;逆变器控制;图中，（a）和（b）都是以时间为为X轴，图（a）以直流电容两端的电压为Y轴；经过8s的振荡以后，直流电压稳定在设定值6.3kV。图（b）以逆变器输出的电压为Y轴，有效值为220V的标准正弦电压。;图中，（a）和（b）都是以时间为为X轴，图（a）以输出有功功率的电压为Y轴；经过8s的振荡以后，直流电压稳定在设定值78kW。图（b）以逆变器输出电流的d/q轴分量为Y轴。; 风力发电有多种不同的发电机组，本仿真主要介绍双馈风力发电机组。 双馈风力发电机，即双馈异步发电机是在普通绕线形异步感应电机的基础上外加了连接在转子滑环与定子之间的四象限变频器及其控制系统而构成的。因此，双馈异步发电机可以看成是一个具有打开 的绕线式转子接有外加电压源的传统异步发电机，此外加电压源通过变频器引入，变频器对转子回路电流实现频率、幅值和相位的调节，起到了励磁电源的作用。;风力发电系统结构图;在双馈风力发电机中，发电机的定子侧直接与电网侧相连；转子侧采用三相对称绕组，经过交-直-交变频器与电网侧相连接，以提供发电机交流励磁，励磁电流的相位、幅值、频率均可变，其中励磁频率为转差频率。其中交-直-交变频器为双PWM换流??，可实现四象限运行。 电网侧换流器的主要任务是保证电流波形和功率因数满足要求以及保证直流母线电压的稳定，转子侧换流器的主要任务是调节有功功率，实现最大风能捕获以及为转子回路提供励磁，调节定子无功功率。 风轮机采用变桨距控制，当风速小于额定风速时，桨距角为零度，采用最大功率跟踪策略来实现最大风能的捕获；当风速增加到大于额定风速时，变桨距装置动作，桨距角逐渐变大，将发电机的输出功率限制在额定功率附近。但由于风轮机的转动惯量较大，因此变桨距装置动作具有一定的时延。;最大功率追踪控制;最大功率追踪控制结构图;转子磁通角控制结构;转子侧变换器矢量控制;转子侧变换器矢量控制; 转子侧变换器的控制电路;电网侧换流器的控制采用了基于电网电压定向的矢量控制方案，此矢量控制方案用于电网与电网侧换流器之间传输的有功功率和无功功率的解耦控制。其中电网侧换流器电流的直轴分量用来控制直流母线电压保持恒定，而交轴分量用来控制电网侧换流器与电网之间的无功功率的交换。; abc三相静止坐标系下建立电网侧变换器的数学模型为：; 网侧换流器和电网之间交换的功率，即转子功率可表示为：; 对于直流回路中的电容器C，两端电压电流表达式为：;电压的dq分量转换成abc分量;电流控制器结构图;风力发电系统仿真;风力发电系统仿真;谢谢！