Документация

Описание ветровой электростанции

Пример, описанный в этом разделе, иллюстрирует приложение программного обеспечения Simscape™ Electrical™ Specialized Power Systems, чтобы изучить установившиеся и динамические характеристики ветровой электростанции на 9 МВт, соединенной с системой распределения.

Ветровая электростанция состоит из шести ветряных двигателей на 1,5 МВт, соединенных со степенью экспорта системы распределения на 25 кВ к сетке на 120 кВ через 30-километровый 25 кВ фидер. 2300 В, 2 объекта MVA, состоящие из моторной загрузки (асинхронный двигатель на 1,68 МВт на уровне 0,93 ПФ) и активной нагрузки на 200 кВт, соединяются на том же фидере в шине B25. Загрузка на 500 кВт также соединяется на 575-вольтовой шине ветровой электростанции. Однострочная схема этой системы проиллюстрирована в Однострочной Схеме Ветровой электростанции, Связанной с Системой распределения.

И ветряной двигатель и моторная загрузка имеют контрольное напряжение системы защиты, текущее и скорость машины. Напряжение ссылки DC DFIG также проверено. Ветряные двигатели используют вдвойне питаемый генератор индукции (DFIG), состоящий из генератора индукции ротора раны и AC/DC/AC основанный на IGBT конвертер PWM. Обмотка статора соединяется непосредственно с сеткой на 60 Гц, в то время как ротор питается в переменной частоте через конвертер AC/DC/AC. Технология DFIG позволяет извлекать максимальную энергию от ветра для низких скоростей ветра путем оптимизации турбинной скорости при минимизации механических усилий на турбине во время порывов ветра. Оптимальная турбинная скорость, производящая максимальную механическую энергию для данной скорости ветра, пропорциональна скорости ветра (см. блок Wind Turbine Doubly-Fed Induction Generator (Phasor Type) переlib/Ветра библиотека Generation для получения дополнительной информации). Другим преимуществом технологии DFIG является способность к степени, электронные конвертеры, чтобы сгенерировать или Турбинные Характеристики Степени поглощают реактивную мощность, таким образом избавляя от необходимости установку батарей конденсаторов как в случае генераторов индукции клетки белки.

Эта система доступна в модели power_wind_dfig. Загрузите эту модель и сохраните ее в вашей рабочей директории как case3, чтобы позволить дальнейшие модификации исходной системе. В этом тематическом исследовании ротор запускается на подсинхронной скорости для скоростей ветра ниже, чем 10 м/с, и это запускается на суперсинхронной скорости для более высоких скоростей ветра. Турбинная механическая энергия как функция турбинной скорости отображена в для скоростей ветра в пределах от 5 м/с к 16,2 м/с. Эти характеристики получены с заданными параметрами Turbine data (Турбинные Характеристики Степени).

DFIG управляют, чтобы следовать за кривой ABCD в Турбинных Характеристиках Степени. Турбинная оптимизация скорости получена между точкой B и точкой C на этой кривой.

Модель ветряного двигателя является моделью фазовращателя, которая позволяет переходные исследования типа устойчивости с длинными временами симуляции. В этом тематическом исследовании система наблюдается в течение 50 с. Ферма с 6 ветряными двигателями моделируется одним блоком ветряного двигателя путем умножения следующих трех параметров шесть, можно следующим образом:

Режим работы установлен в Voltage regulation в диалоговом окне Control Parameters. Терминальным напряжением будут управлять к значению, наложенному ссылочным напряжением (Vref=1 pu) и свисание напряжения (Xs=0.02 pu).

Турбинный ответ на изменение в скорости ветра

Наблюдайте турбинный ответ на изменение в скорости ветра. Первоначально, скорость ветра установлена на уровне 8 м/с, и затем в t=5s, скорость ветра внезапно увеличивается на уровне 14 м/с. Формы волны для Порыва Ветра (Ветровая электростанция в Режиме Регулирования Напряжения) иллюстрируют формы волны, сопоставленные с этой симуляцией. В t=5 s, произведенная активная энергия начинает увеличиваться гладко (вместе с турбинной скоростью), чтобы достигнуть ее номинального значения 9 мВт приблизительно в 15. За тот период времени турбинная скорость увеличивается с 0.8 pu до 1.21 pu. Первоначально, угол подачи турбинных блейдов является нулевой степенью, и турбинная рабочая точка следует, красная кривая турбины включают характеристики к точке D. Затем угол подачи увеличен с 0 градусов до 0,76 градусов, чтобы ограничить механическую энергию. Наблюдайте также напряжение и произведенную реактивную энергию. Реактивной мощностью управляют, чтобы поддержать 1 pu напряжение. В номинальной степени ветряной двигатель поглощает 0.68 Mvar (сгенерировал Q =-0.68 Mvar) управлять напряжением в 1pu. Если вы измените режим работы на Var regulation с Произведенной реактивной энергией обнуленный Qref, вы заметите, что напряжение увеличивается до 1.021 pu, когда ветряной двигатель производит свою номинальную энергию в коэффициенте мощности единицы (Формы волны для Порыва Ветра (Ветровая электростанция в Режиме Регулирования Var)).

Симуляция Перекоса Напряжения в Системе на 120 кВ

Теперь наблюдайте влияние перекоса напряжения, следующего из удаленного отказа в системе на 120 кВ. В этой симуляции режимом работы является первоначально Var regulation с Qref=0, и скорость ветра является постоянной на уровне 8 м/с. 0,15 pu падения напряжения, длящиеся 0,5 с, запрограммированы, в исходном меню напряжения на 120 кВ, чтобы произойти в t=5 s. Результаты симуляции проиллюстрированы в Перекосе Напряжения в Системе на 120 кВ (Ветровая электростанция в Режиме Регулирования Var). Наблюдайте напряжение объекта и текущий, а также частота вращения двигателя. Обратите внимание на то, что ветровая электростанция производит 1,87 МВт. В t=5 s, напряжение падает ниже 0.9 pu и в t=5.22 s, прохождения системы защиты объект, потому что пониженное напряжение, длящееся больше чем 0,2 с, было обнаружено (чрезмерные настройки защиты для подсистемы Объекта). Текущие падения объекта, чтобы обнулить и частота вращения двигателя уменьшаются постепенно, в то время как ветровая электростанция продолжает генерировать на уровне мощности 1,87 МВт. После того, как объект сместился, 1,25 МВт степени (P_B25, измеренный в шине B25), экспортируется в сетку.

Теперь, режим управления ветряного двигателя изменяется на Voltage regulation, и симуляция повторяется. Вы заметите, что объект больше не смещается. Это вызвано тем, что поддержка напряжения, оказанная 5 реактивной энергией Mvar, произведенной ветряными двигателями во время перекоса напряжения, сохраняет напряжение объекта выше 0,9 pu порогов защиты. Напряжение объекта во время перекоса напряжения является теперь 0.93 pu (Перекос напряжения в Системе на 120 кВ (Ветровая электростанция в Режиме Регулирования Напряжения)).

Симуляция Отказа в Системе на 25 кВ

Наконец, теперь наблюдайте влияние одной фазы к замыканию на землю, происходящей на строке на 25 кВ. В t=5 s 9 циклов (0,15 с) фаза к замыканию на землю применяется на фазу A в шине B25. Когда ветряной двигатель находится в режиме Voltage regulation, положительное напряжение последовательности на терминалах ветряного двигателя (V1_B575) спадает до 0.8 pu во время отказа, который является выше порога защиты пониженного напряжения (0.75 pu для t> 0,1 с. Ветровая электростанция поэтому остается в обслуживании (Формы волны ветровой электростанции Во время Отказа в Шине B25 (Ветровая электростанция в Режиме Регулирования Напряжения)). Однако, если режим Var regulation используется с Qref=0, падениями напряжения под 0.7 pu и прохождениями защиты пониженного напряжения ветровая электростанция. Мы можем теперь заметить, что турбинная скорость увеличивается. В t=40 s угол подачи начинает увеличиваться, чтобы ограничить скорость (Формы волны ветровой электростанции Во время Отказа в Шине B25 (Ветровая электростанция в Режиме Регулирования Var)).