15KW变速恒频双馈风力发电机励磁控制系统的研究

地球常规能源的有限性和伴随它们消耗产生的一系列污染问题，是当今各国所面临的严重问题，各国都在寻求可持续发展并且清洁的新能源，在这样的大趋势下，风能以其自身的优势被人们所关注，它取之不尽、用之不竭的，在其转换为电能的过程中，不产生任何有害气体和废料，不污染环境，具有就地取材不需要运输。 在转化为电能的过程中，应用的形式有很多种方法，大致为恒速恒频和变速恒频，恒速恒频简单，容易应用，但它对风能的利用不是很好。而变速恒频则不然，它可以最大限度的获取风中的能量，提高能量的利用率，现在是各发达国家重点研究的对象。本文就以现今世界风能应用技术中，控制相对成熟的交流励磁双馈发电机为主导，开发基于8XC196MC单片机为核心的控制器，实现发电机能变速恒频发电。 文中，首先阐述了变速恒频相对于恒速恒频的优点，并在介绍交流励磁双馈发电机结构的基础上，建立其数学模型，通过坐标变换等数学方法，进而得出其矢量控制方程，使其模型简化。对双馈发电机的功率调节特性进行了理论分析，建立了功率因数、功角特性、有功功率控制的数学模型，得出了发电机参数和控制参数与功率调节特性的关系，并进行了仿真实验研究。其次，在分析的基础上提出了一中新型的控制方法，即功率因数控制方式，可间接达到有功功率和无功功率解耦控制的目的，大大简化了控制方法。最后应用适合电机控制的8XC196MC单片机来组建了一套15KW的变速恒频双馈发电机实验系统，其变流部分采用IGBT作为开关器件，另外设计了相应的外围检测、处理电路。由于时间，器件等的原因，只完成了基本的变速恒频实验和并网实验。