论文摘要
双馈发电机可实现变速恒频运行,具有优越的稳态和暂态运行性能,特别适用于风力发电、变水头水力发电以及抽水蓄能发电系统。采用合适的控制策略是发电机能够发挥其良好的调节性能、运行的灵活性及可靠性的关键。本文在详细分析双馈发电机的数学模型和基本特性的基础上推导了双馈发电机的矢量控制方法,建立了基于PSCAD/EMTDC环境下的仿真平台,以双馈风力发电机为例详细分析了电网电压不平衡情况下双馈发电机的控制方法,进行了仿真验证。本文的主要工作如下:分析了双馈电机的基本理论及基本特性,推导了矢量变换的数学过程,搭建了双馈发电机的数学模型,总结了双馈发电机的能量转换关系。阐述了矢量控制的基本概念,分析了基于定子磁场定向的矢量控制的基本原理,推导了基于定子磁场定向的矢量控制时发电机的功率方程,搭建了基于定子磁场矢量控制策略的控制系统的框图。阐述了双PWM变流器的基本概念和工作原理,推导出网侧三相PWM变流器基于开关函数的一般数学模型,并采用电网电压定向的矢量控制,使交流侧输入电流分为有功分量和无功分量,分别控制此有功无功分量以实现交流侧单位功率因数控制和直流环节电压控制。在PSCAD/EMTDC环境下搭建了仿真系统平台,完成了对控制策略的仿真验证。以双馈风力发电机为例阐述了电网电压不平衡对电机和风力机的危害,在双馈发电机原有的控制策略中增加了负反馈控制,转子侧负反馈的目标是抑制电磁振荡,网侧负反馈控制的目标是抑制注入电网的不平衡电流。
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