基于PSAT的风电系统建模与仿真(2)
自从1891年丹麦科学家拉库尔发明并建造了世界上的第一台风电机组开始，人类在风电利用的道路上已经研究了有100多年的历史。而今，随着科技水平的不断提高，各个国家的风电系统水平的也在不断地完善和改进，风机机组的规模也迅速的扩大。目前，世界上风电系统装机容量超过100万千瓦的国家已超过了8个，其中大部分以欧美发达国家为主。但是，中国以及其他亚洲国家的发展速度却十分惊人。作为能源消费大国，我国目前风电的发展水平位居世界前列。根据目前的发展速度，我国有望在将来成为世界第一风电市场。据推测在2020年，我国的风电系统规模将达到发电装机容量的10%，发电量相当于如今的五个三峡发电站[3]，现状与前景十分可观。
在此背景下，本文将利用一种基于Matlab的电力系统分析工具包——PSAT，对风电系统进行建模和动态仿真分析。
1.2 电力系统仿真综述
进行电力系统仿真时可以采用的分析软件众多，本论文采用基于Matlab的专门用于电力系统分析的工具包PSAT进行分析。
在利用PSAT工具包构建电力系统仿真模型时，需要熟练地对PSAT和Matlab进行界面操作，同时合理的布局所需的电力元件，分布参数和电力设备之间满足的函数关系，对系统的模型定义，负荷功率参数等都要进行考虑。同时，建立模型后还要对关键点进行可能的故障设置，建立故障模型，从而进一步分析该电力系统的暂态稳定性。
模型建立后，需要通过Matlab软件的函数调用功能对于构建好的模型进行分析计算，并通过清晰准确的图形或表格将数据的结果和变化的趋势直观的展示出来。可以根据建立好的PSAT模型，将初始和终止时间等参数保存到仿真模型中。然后进行稳态潮流计算分析，时域计算等细节工作。同时，也需要对设置的扰动或者三相故障等不稳定因素进行处理和数据分析，比较其输出功率，电压水平等参数的变化趋势。
同时，由于本篇论文研究的并不是一般的电力系统，而是一种风力发电系统模型，因此，在原本对于一般电力系统模型构建的基础上，还需要考虑不同的风速模型变化对于整个系统稳定性的影响，因为随着风速大小的不断变化，所对应的风电机组的输出功率以及所接入的节点电压都会发生变化，这就会导致整个模型系统的动态变化，这也是不同于一般电力系统模型的重要因素。而PSAT工具包内包含了多种常用的风速模型已经风电机组模型，十分便于风电系统的仿真分析。
1.3 本文研究的主要内容
本论文阐述了基于PSAT工具包的风电系统的建模与仿真。论文的主要结构如下：
第一章为绪论，阐述了风电系统的发展现状和建模特点，并简单介绍了本篇论文的主要内容。
第二章介绍了风电机组的类型和特点，以及本文研究中采用的双馈式机组的结构和工作原理，最后介绍了PSAT仿真工具包。
第三章详述了仿真模型的建模过程，通过对一个简单风电系统的分析引出自定义模型，以及对于模型的动态分析和时域仿真
第四章对建立的自定义模型进行故障仿真，包括故障点的设置、故障的参数设置、动态仿真和结果分析。
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