科技论坛　・１５７＂　
风电机组模型建立　
张可达　
（国网辽宁省锦州市黑山县供电公司，辽宁锦州１２１４００）　
摘要：近几年风电领域迅速发展，风电容量占电网容量的比例不断提高，风电场的稳定性研究逐渐透彻，对大规模风电场的等值建　
模与动、暂态分析是风电领域的主要研究方向之一。对动、暂态分析前应对各种风机模型进行了解。风电机组可以通过叶轮转速分为定速　
机组和双馈机组。本文主要对两种机组运行原理和数学模型进行介绍。　
关键词：定速风电机组；双馈机组；模型　
１定速风电机组　
１．１原动机模型　

图１定速风电机组　
定速机组的原动机模型中假设桨距角是恒定的，风轮获取的机　
械功率可以用如下表示口：　：　ｃ　（　）　其中，Ｐ是空气密度，４是扫风面积，　是风速，ｃ。是风能转换　系数（为风力机叶尖速比的非线性函数），Ｐｗ为风轮获取的机械功　率。　风能利用系数ｃｐ可以表示为：　：０＿４４　１２５６．９４）Ｐ　（２）　＾：　ｌ＿　其中：　÷扎００２，　为叶尖速比。　１．２轴系模型　基于风电机组的轴系刚度较低，通常用双质块来模型，其表示　为日：　一—Ｔ，－—Ｋ￣　‘　２日　五＝　７＝２￣ｆ（Ｗ，一Ｗ，，，）　图２双馈感应发电机　２．１原动机模型　速机组类似，ＤＦＩＧ的数学模型如下：　‘　：　ｃ　（Ａ，　）　３　、　（　０）　式中：　是桨距角，ＤＦＩＧ的原动机通过调节浆距角可以实现　最优风能捕获　
２．２发电机模型　
ＤＦＩＧ的发电机采用绕线式异步电机，因此不能忽略转子侧电　
压，其数学模型如下网：　

Ｕ出＝一ｒｓｌ’
ｄｓ

＋（（　＋　）　＋　ｆ　）　【ｕ）　

Ｕ　＝一　＋（（　＋　）ｌ‘ｄｓ＋　）　（１２）　
ｄ，＝一ｒＲｌ‘
ｄｒ
＋（１一Ｗｍ）（（ＸＲ＋　）　，＋　）　ｆｌ３）　

Ｕ　＝一　
，

＋（１一　）（（　＋　）　＋　）　（１４）　

公式（１１）至公式（１４）中：Ｘｓ　Ｘｒ和Ｘ　分别为定子电抗、转子电抗、　
激磁电抗，下角标ｓ、ｒ、ｃ代表定子侧、转子侧、换流器侧。　
３结论　
本文介绍了定速型风电机组和双馈风电机组的基本原理和数　
（３）学模型，对风电场的建模首先就是要对风电场内机组进行建模，本　
文对定速型风电机组和双馈风电机组进行建模，为后续由定速风电　
（４）机组构成的风电场和由双馈机组构成的风电场建模奠定了理论基　
础。　
（５）　参考文献　

式中：ｆ为电网额定频率，７为转轴角度偏移量，　与　分别表　
示风轮转子转速和发电机转子转速，Ｈ。和Ｈ　分别表示风轮转子与　
发电机转子的惯性时间常数，Ｋ　为轴系刚度，Ｈｌ与Ｈ　分别为风轮　
转子机械转矩和发电机转子机械转矩。　１．３发电机模型　定速机组发电机模型采用鼠笼型异步电机模型，其数学模型如　下嗍：　ｄ—Ｕｄ一　ｄ一＾Ｉｄ　“　＝　一　’　：２　ｆ（１－ｗ￣）ｅ＇ｑ一　：２州１～　）　一　『１１　Ｍｉｌａｎｏ　Ｆ．Ａｎ　ｏｐｅｎ　ｓｏｕｒｃｅ　ｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｔｏｏｌｂｏｘ．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ　ｏｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍｓ，２００５，２０（３）：１　１９９—１２０６．　【２】包能胜，徐军平，倪维斗等．大型风电场失速型机组等值建模的研　究『Ｊ１．太阳能学报，２００７，２１（１１）：１２８４—１２８９．　［３］苏勋文．风电场动态等值建模方法研究［Ｄ】．保定：华北电力大学，　
２０１０．　
『４１杨敏霞，解大，娄宇成等．．定速异步机型风电场机网扭振建模及仿　
真【Ｊ】．电网技术，２０１４，２０（９）：１９９—１２６．　
（６）［５］５　Ｂｉｎ　Ｗｕ，Ｙｏｎｇｑｉａｎｇ　Ｌａｎｇ，Ｎａｖｉｄ　Ｚａｒｇａｒｉ，Ｓａｍｉｒ　Ｋｏｕｒｏ．Ｐｏｗｅｒ　
Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　Ｗｉｎｄ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｓｙｓｔｅｍｓ，２０１　１，１５ｆ３）：１４—２Ｏ　
（７）　『６］　Ｒ．Ｄａｔｔａ　ａｎｄ　Ｖ．Ｔ．Ｒａｎｇａｎａｔｈａｎ，Ｖａｒｉａｂｌｅ—Ｓｐｅｅｄ　Ｗｉｎｄ　Ｐｏｗｅｒ　
Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｕｓｉｎｇ　Ｄｏｕｂｌｙ　Ｆｅｄ　Ｗｏｕｎｄ　Ｒｏｔｏｒ　Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　Ｍａｃｈｉｎｅ：Ａ　
ｆ８１　Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　Ｗｉｔｈ　Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ　Ｓｃｈｅｍｅｓ．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｅｎｅｒｇｙ　
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公式（６）至公式（９）中：ｘ’是暂态电抗，ｅ’是暂态电势，下角标ｄ　
和ｑ分别对应直轴交轴分量。　
２双馈感应电机