基于后退欧拉法的双馈异步发电机电磁暂态建模方法

摘要

随着风电装机容量在电力系统中所占的比重不断增大，风电与电网的相互影响越来越复杂。异步电机作为双馈风电机组重要的发电设备，其暂态模型是否准确直接决定了系统的仿真精度。然而，PSCAD/EMTDC等电磁暂态仿真软件将异步电机数字封装，虽然模型精度高，但速度过于缓慢、用户无法获取电机内部结构，这限制了风电机组的仿真设计与优化加速。针对这一问题，提出了双馈异步风力发电机(Doubly-Fed Induction Generator, DFIG)的电磁暂态等效仿真模型，首先，基于abc/dq0变换重构了发电机的数学方程，利用后退欧拉法对基本方程进行了离散化；其次，通过近似参数，将电机模型的导纳矩阵转为恒导纳矩阵，通过定转子系统的坐标反变换得到了发电机与外部电网络的直接机网接口；最后，在PSCAD/EMTDC环境中搭建了DFIG测试系统，多工况验证所提发电机模型的可行性，并利用最大相对误差和2范数误差分析方法进行了准确度分析。所提出的DFIG等效建模方法，可为大规模风电机组的电磁暂态模型设计和仿真加速提供模型基础。

关键词

PSCAD/EMTDC / 电磁暂态 / 恒导纳矩阵 / DFIG / 等效模型