基于矢量控制的变速恒频双馈风力发电系统的仿真研究

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社会的快速发展和经济的日益进步,使得化石能源消耗急剧增加,环境污染不断恶化,这给人类社会的可持续发展带来了严峻的挑战。为缓解能源供应紧张和环境日益恶化的状况,发展和利用新能源是解决这一挑战的最有效的途径。作为可再生绿色能源之一的风能,其开发和利用具有十分重要的意义。对此,世界许多国家都投入大量的力量研究开发利用风能。在各种风能利用方案中,双馈型变速恒频风力发电技术由于其独特的优势而成为研究的热点。   本文首先归纳了双馈电机风力发电系统所具有的优势,并在此基础上阐述了变速恒频双馈电机的运行原理,建立了双馈电机的ABC三相静止坐标、αβ坐标以及dq坐标下的数学模型,为后面的定子磁链定向矢量控制的控制算法打下理论基础。在此过程中,详细介绍了坐标变换理论,推导了双馈电机定转子之间的电流、电压、磁链以及转矩之间的相互关系;对电机在不同风机转速情况下能流的状况进行了分析和说明。   对双馈电机矢量控制的直接电压法和间接电压法策略进行研究。矢量控制技术可以把交流电机等效为直流电机来控制,本文采用定子磁链定向的矢量控制,分析了直接电压法和间接电压法的控制策略,采用直接电压法来实现系统的控制。在此直接电压法基础上设计系统的控制器,应用在电压外环和电流内环的控制上,最后用极点配置的方法来调节控制器参数,实现风力发电系统的变速恒频恒压运行   最后对风力发电系统的各个模块用Matlab建立其仿真模块,并推导了变流器的数学模型和建立仿真模型,仿真结果表明,将直接电压法和极点配置算法应用于双馈型风力发电系统控制中,能够实现系统的变速恒频恒压运行。
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