微电网故障时风力发电机组结构载荷暂态分析

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1、微电网故障时风力发电机组结构载荷暂态分析邵一川朱江宁徐志英赵骞李鑫马连博沈阳大学信息工程学院朝阳师范高等专科学校数学计算机系沈阳工业大学理学院东北大学软件学院摘要：针对微电网故障对风力发电机组电气和机械载荷的影响进行了研究.搭建了基于FAST和MATLAB/SIMULINK软件的联合仿真模型，对电网出现故障时风力发电机组的输出转速和关键部位的载荷进行了仿真，所提方法对研究风力机接入电网的稳定性和电网故障时对风电机组的影响具有参考价值.关键词：微电网;风力发电机组;疲劳载荷;仿真模型;作者简介：邵一川（1978-），男，辽宁沈阳人，沈阳大学副教授.收稿

2、日期:2017-08-08基金：国家自然科学青年基金资助项目（61503373）WindTurbineGeneratorsStrueturalLoadsTransientAnalysisofMicro-GridFaultShaoYichuanZhuJiangningXuZhiyingZhaoQianLiXinMaLianboSchoolofInformationEngineering,ShenyangUniversity;DepartmentofMathematicsandComputerScience,ChaoyangTeachersCollege

3、;SchoolofScience,ShenyangUniversityofTechnology;SoftwareCollege,NortheasternUniversity;Abstract：Theinfluenceofmicro-gridfauItontheelectricalandmochanicalloadsofwindturbineswasfocused.BasedonFASTsoftwareandMATLAB/S1MULINKsoftware,jointsimulationmodelwasestablished.Theoutputspeed

4、ofthewindturbineandtheloadofthekeypartofthewindturbinewhenthegridfailswereSimulated.TheproposedmethodhasthereferencevalueonthestabilityofthewindturbincconncctedtothegridandwhongridfauIthasanimportantimpactonwindturbine.Keyword：micro-grid;windturbines;fatigueload;simulationmodel

5、;Received：2017-08-08风能作为一种清洁能源越來越受到人们的重视，随着技术的创新，风力发电的成本也在不断降低，如何提高风能利用率，保证风力发电机组安全可靠运行，延长风电机组使用寿命，是研究人员关注的重点•目前，在额定风速以下时采用最大功率追踪策略，风速在额定风速以上时风电机组恒功率运行，风电机组的控制方式采用变桨距控制.由于风能的最大捕获和机组疲劳载荷最小化之间存在矛盾关系，为使两者Z间达到平衡，优化风电机组的控制策略显得尤为重要[1-2].随着风电机组单机容量逐渐增大，对风电机组的控制系统提出了更高的要求，不仅要满足发电的需求，还要

6、有效抑制电网的波动和电网故障时对风电机组的影响，保持功率的稳定输岀和降低疲劳载荷，实现对机组的智1能控制［3］.风力发电机组控制系统的设计和研发都需要通过计算机仿真软件来实现，当前主流的风力发电软件主要有FAST、GHBladed、Focus等其中FAST软件是美国国家风能研究中心(NWTC)提供的一款免费软件.通过FAST软件研究风力发电机的疲劳载荷、空气动力学、发电机结构和系统波动等，借助MATLAB仿真风力发电机、变流器、电力汇集系统和与发电机连接的电网.FAST软件中的电机模型非常简单，并且不能仿真电网对风电机组的影响.MATLAB是受到行业

7、认可的电力系统规划仿真软件•利用MATLAB/S1MUL1NK模型可以对风机和电网进行仿真，将两者结合使用，弥补各自存在的不足•文献［4］利用FAST软件和MATLAB软件联合仿真对电网故障时风电机组的结构载荷进行了分析，但是搭建的是定速风力发电机模型，没有对现在主流的变速变桨风力机进行研究•文献［5］对桨距角控制器岀现故障吋风力发电机的结构载荷变化进行了研究•复杂的外界风速会对风电机组载荷和电网造成严重影响，电网故障时也会对风电机组及其组件带来危害，因此对两者相互影响研究很有必要•本文研究内容包括对公共电网侧故障对风力发电机组的影响，风力发电机控制

8、系统故障对电网的影响.1变速变桨风力发电机组随着技术的创新，现在风力发电机多数为变速变桨风力发电机，主要有双