变速恒频风电机组建模与实时仿真研究

论文摘要

风力发电是最有发展前途的可再生能源形式之一,对于节约能源、保护环境和促进可持续发展具有重要作用。变速恒频风力发电仿真建模是目前国内研究的热点,也是本文研究的主要内容。本文首先介绍变速恒频双馈风电机组的基本结构和主要部件,说明了变速双馈风电机组实现变速恒频运行的工作原理;然后分析风电机组数学模型,主要包括风速模型、风轮模型、传动链模型、双馈电机模型、变流器模型;利用矢量控制方法得到定子磁链定向下的双馈电机矢量控制方程,并构建了双馈电机发电和并网矢量控制框图;最后在STAR-90仿真支撑平台中建立风电机组及电网仿真模型并进行仿真,从仿真角度验证本文理论分析和控制方法的正确性和有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 变速双馈风电机组国内外研究现状
• 1.3 研究的主要内容
• 第2章 变速恒频风电机组的结构与运行原理
• 2.1 变速恒频风电机组概述
• 2.2 变速恒频与恒速恒频风电机组比较
• 2.2.1 恒速恒频风电机组
• 2.2.2 变速恒频风电机组
• 2.3 变速恒频风电机组的结构
• 2.4 变速恒频风电机组运行原理
• 2.4.1 变速恒频风电机组运行原理
• 2.4.2 变速恒频风电机组能量流动及平衡关系
• 2.5 本章小结
• 第3章 变速恒频风电机组数学模型
• 3.1 风速数学模型
• 3.2 风轮的数学模型
• 3.2.1 基于叶素理论建模
• 3.2.2 基于公式法建模
• 3.3 机械传动轴系数学模型
• 3.4 双馈电机数学模型
• 3.4.1 双馈电机在三相静止ABC 坐标系下的数学模型
• 3.4.2 同步旋转 dq 坐标系下的双馈异步发电机数学模型
• 3.5 PWM 变流器数学模型
• 3.5.1 网侧PWM 变流器数学模型
• 3.5.2 背靠背变流器中间直流环节的数学模型
• 3.6 本章小结
• 第4章 变速恒频双馈电机空载及并网运行控制策略
• 4.1 定子磁链定向矢量控制基本理论
• 4.2 双馈电机并网运行控制策略
• 4.3 双馈电机空载运行控制策略
• 4.4 本章小结
• 第5章 变速恒频风电机组实时仿真研究
• 5.1 STAR-90 仿真平台介绍
• 5.2 变速恒频风电机组仿真模型
• 5.2.1 风速仿真模型
• 5.2.2 风轮及传动系统仿真模型
• 5.2.3 双馈异步电机仿真模型
• 5.2.4 双馈电机控制仿真模型
• 5.2.5 风电机组辅助系统仿真模型
• 5.3 电网仿真模型
• 5.4 风电场监控仿真系统
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢
• 作者简介
• 论文摘要