基于双馈异步发电机的变速恒频风力发电系统控制模型的仿真研究.doc

基于双馈异步发电机的变速恒频风力发电系统控制模型的仿真研究


2.4万字 72页 原创作品，通过查重系统



摘要

在人们对PM2.5，PM10日益关注的今天，环境危机已成为一个社会话题，人们期待看到APEC蓝，期待改善生活环境。在此大背景下，清洁能源越来越受到人们的重视。风能作为一种可再生的清洁能源，对于环保，对于改善能源结构有着非比寻常的意义。风力发电技术也受到国家的大力支持，其中变速恒频风力发电技术是现代风力发电的主流趋势。
本文介绍了国内，国外风电发展现状及趋势，并对变速恒频风力发电系统的结构和基本原理进行了简要的介绍。在参考有关风力发电机组文献和书籍资料的基础上，总结了风力发电机组建模技术与控制技术，建立了风速模型、风力机模型、机械传动系统模型、双馈异步发电机模型、变频器模型及发电机电气控制部分的变速恒频风力发电机组的整体动态模型。
对双馈异步发电机的运行理论进行了分析，对双馈异步发电机的数学模型、坐标变换、运行特性及功率关系进行了理论推导，为全文奠定了理论基础。在控制策略上，将磁场定向矢量控制技术应用到双馈异步发电机的运行控制上，形成了基于定子磁链定向的双馈异步发电机有功、无功功率解棍控制策略。在考虑实现变速恒频时，对转子励磁变频器的要求的基础上，探讨了双PWM型变频器的结构、特点、调制方法，采用了电压空间矢量—SVPWM控制技术。
在额定风速以下，采取最大功率点追踪—MPPT原理，以快速跟踪风速的变化，获取最大功率；在额定风速以上，采取变桨距控制。最后，利用MATLAB中Simulink，建立了基于双馈异步发电机的变速恒频风力发电系统控制仿真模型，并在不同风速下进行了仿真实验。仿真结果表明，控制系统在低风速时很好的跟踪了最佳叶尖速比，在高风速时得到了稳定的输出功率。检验了前面所述的基本理论、控制策略和所建模型的正确性。


关键词：风力发电；变速恒频；控制仿真；双馈异步发电机；矢量控制；MPPT；变桨距控制