基于双馈电机的风力发电系统研究

论文摘要

能源是全球经济发展的重要支柱。常规能源以煤、石油、天然气为主,它不仅资源有限,而且造成了严重的大气污染。因此,对可再生能源的开发利用已受到世界各国的高度重视,高效的风能利用是其中重点之一。信息技术、电力电子技术和智能控制技术的迅速发展,为开发高性能风力发电系统提供了先决条件。双馈电机具有转化效率高和风能捕获能力强等优点,成为了目前国际风电市场的主流机型。因此,基于双馈电机的风电系统的研究具有较高的理论和实际意义。本文首先分析了双馈电机工作原理、同步旋转坐标系下的数学模型及坐标变换理论。深入研究了基于双馈电机的风力发电系统电压空间矢量控制策略,推导了风力发电系统在空载并网、负载并网、有功、无功功率解耦控制以及网侧变换器的数学模型。在此基础上构建了在Matlab simulink平台下的仿真模型。在电网电压跌落到电压恢复期间,对双馈电机的定子电流、定子电压,定子侧有功功率和无功功率进行了仿真。在电网电压稳定的情况下,对网侧变换器的电流有功分量和无功分量进行独立控制仿真。仿真结果表明整个风力发电系统能够在这种控制方式下,顺利实现了空载并网,从发电机仿真的动态性能看出对一定程度的电压跌落具有穿越能力,网侧变换器的dq电流分量解耦控制效果较好,实现了对有功、无功功率的单独控制。仿真结果达到了预期的控制目标,为后续的研究奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 论文研究背景
• 1.2 风力发电的国内外发展状况
• 1.3 风力发电概述
• 1.4 电网电压跌落对风力发电系统的影响
• 1.5 本论文主要研究内容及工作
• 第二章 双馈电机的数学模型
• 2.1 双馈电机的工作原理
• 2.2 双馈电机的等值电路
• 2.3 双馈电机功率流向关系
• 2.4 双馈电机数学模型
• 2.5 本章小结
• 第三章 风力发电系统控制技术的研究
• 3.1 双馈电机风力发电系统
• 3.2 矢量控制技术
• 3.3 并网控制
• 3.3.1 空载并网
• 3.3.2 负载并网
• 3.4 有功功率、无功功率解耦控制
• 3.5 网侧PWM 变换器控制
• 3.6 系统控制参数
• 3.7 本章小结
• 第四章 风力发电系统仿真
• 4.1 MATLAB/SIMULINK 仿真环境
• 4.2 矢量控制系统仿真
• 4.3 风力发电系统发电机侧控制仿真
• 4.4 仿真结果及分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 摘要
• Abstract