变速恒频风力发电系统的运行控制及仿真分析

在人类面临能源、环境两大紧迫问题的今天，被人们誉为绿色、环保的能源，如风能，水能以及太阳能等洁净能源的利用日益受到人们的重视。风能作为一种可再生的清洁能源，具有巨大的商业潜力和环保效益。我国的风能资源丰富，可利用的潜能很大，大力发展风电、水电是我国长期的能源政策。 风力发电的快速发展已有将近20年的历史，其中基于变速恒频技术的交流励磁风力发电机的发电方案已经成为风力发电的一大重点课题。采用变速恒频技术后可大大提高风能的利用率，改善电力系统的稳定性。由于转子转速可调、具有独立的有功、无功调节能力，特别适用于风力发电、抽水蓄能电站等场合。 本文首先全面介绍了应用于变速恒频风力发电系统的电机—双馈电机(工作在发电状态时也叫做交流励磁发电机)的基本原理以及各种工作状态。重点分析了双馈电机作变速恒频运行时的工作原理，阐述了其与同步发电机、异步发电机的不同之处，分析了其能量平衡关系，得出了电机在A—B—C坐标系下的数学模型；通过坐标变换，详细推导了双馈电机在两相同步旋转d—q坐标系下的动态数学模型，利用电机定子磁场定向的矢量控制技术，并结合最大风能捕获原理，构建了其有功功率