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随着能源结构的变化,清洁能源特别是风电得到了长足的发展。目前,风电并网装机容量日益增大,由于风电出力具有间歇性与波动性,在并网的同时也将对电网的安全稳定运行造成重大影响。为了深入研究风电场的接入给电力系统带来的影响,需要建立较为精确的并网风电场仿真模型。本文阐述了面向风电场并网研究的完整精细化模型建模要求,提出了风电机组精细化模型各组成部分的建模方法,并将基于多平台的联合实时仿真技术引入到风电研究领域,具有重要的现实意义。(1)研究了双馈风机的结构及基本工作原理;建立了包含风轮、传动链、发电机和变换器的风电机组动态数学模型;研究了风电机组在全风况情况下的转矩及变桨控制,提出了在恒功率运行区域内桨距角控制器预设增益表的求解方法;研究了风电场在接收调度指令情况下的有功指令控制策略。(2)基于FAST与RT-LAB设计并实现了风电机组精细化建模联合实时仿真平台,包括总体布局、实时性的保证以及通信接口方案。将风电机组的空气动力学模型、结构动力学模型、风速模型以及主控系统建立在FAST中,将电气部分以及变换器控制系统建立在RT-LAB中,以转子运动学方程作为耦合两者之间的接口。对单台风电机组进行仿真,在湍流风情况下,将联合实时仿真平台实验结果与离线仿真实验结果进行对比,结果表明所建立的模型能够反应风电机组的动态特性,同时验证了仿真平台的准确性。(3)针对风电场并网问题进行研究,提出了含风电场的电力系统机电-电磁混合仿真方法,在RT-LAB风电场电磁暂态模型的基础上,在PowerFactory仿真软件中建立了外部电网的机电暂态模型,较好地平衡了系统仿真规模、精度和速度三者之间的关系;设计了风电场SCADA监控系统,可以实时采集仿真过程中的电气数据,同时也可对风电场下达控制指令;对风电场进行有功指令调度和电网电压跌落仿真,实验结果与理论分析基本一致。