变速恒频双馈风力发电系统研究

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1、摘要随着风力发电机组设计和控制理论的成熟以及社会对于绿色能源需要的增加，国内风力发电进入了高速发展阶段，而现在的风力发电机组正向着高效率，大容量的方向发展，采用变桨矩风力机实现最大风能捕获和利用变速恒频发电已成为当前风电技术的研究热点。本文采用变速恒频双馈发电机的技术方案，从仿真到试验、从理论到实践全面介绍了变速’洹频双馈发电系统中的关键技术。研究内容如下：l、针对变桨矩风力机实现最大风能捕获需求，本文从分析风力机运行特性出发，研究实现最大风能捕获的系统控制方法，通过仿真验证了陔变速恒频双馈风力发电系统最大风能捕获控制策略；2、为实现双馈发

2、电机的变速恒频运行以及其有功、无功功率独立调节，分析了变速恒频双馈风力发电系统的基本理论及其定子磁链定向的矢量变换控制策略，并祥尽地推导出其在两相同步速坐标系下的数学模型，进而推得以定子磁链定向的矢量控制策略，在实现变速恒频运行的基础上，也实现了有功、无功功率的独立调节。3、针对双馈异步发电机转子能量双向流动的要求，提出了具有能量双向流动能力的取PWM交流励磁变频器：最后为实现从理论到实践的全面研究，研制出一套小功率完整的双PWM变频器交流励磁的双馈风力发电机实验系统，详尽地介绍了变速恒频风力发电机定子磁链定向控制系统的具体硬件控制电路。并

3、且在研制中解决了基于DSP作为控制器的定子磁链定向解耦控制程序的编写、电机侧变换器SPWM的调制技术、ttdP模块及整个系统的可靠保护等关键技术难点。在该实验系统上，进行了亚同步、同步、超同步三种运行状态下的实验研究，给出了空载及有功功率、无功功率调节的实验结果。实验结果验证了本论文理论研究的正确性，实现了从理论到实践的全面研究。关键词：变速恒频，风力发电，双馈异步发电机，最大风能捕获，矢量控制变速喧频双馈风山崖lb系统1i{

4、究ABSTRACTWiththematuredevelopmentofWECS(windenergyconvert

5、ersystem)andcontroltechnology,withtheincreasingdemandfor“greenenergy”，thewindenergyindustryofChinahassteppedintoafastdevelopingstage．Uptonow,WECSismoreefficientandwithhigherpower．Howtocapturethemaximumwindenergybypitchingwindturbineandhowtogeneratewindenergybyvariablespeed

6、andconstantfrequency(VSCF)technology,becometheresearchingfocusinwindenergyindustry．ThispaperconsiderstechnicalconceptsregardingVSCFdouble—fedgenerator(VSCF—DFG)，aswellasprincipaltechnologyofVSCF-DFGfromsimulationtoexperiment．Thispaperconcludesmainlythefollowing：Intermsofth

7、eneedforcapturingmaximumwindenergybypitchingwindturbine，weanalyzetheoperatingcharacterofwindturbine，andthendevelopthecontrollingstrategythatcancapturemaximumwindenergy,verifythiscontrolstrategyofVSCF·DFGsystemthatisusedtocapturethemaximumwindenergycap．re．2．Regardingtheinde

8、pendentregulatingprincipleimplementationforactivepowerandreactivepowerofdouble．fedgenerator,weanalyzethebasictheoryof(VSCF．DFGlsystemanditscontr01strategyforvectortransferofstatormagnetictrainorientation．Indetail．wededucethemathematicmodalin2-phasesynchronouscoordinate．Ont

9、hebaseofthis；wefurtherobtainthevectorcontr01strategyusingstatormagnetictrainorientation．A