双馈风力发电系统仿真和控制策略研究

风能是一种可再生,无污染的绿色能源。对于常规能源和供电系统的短缺,以及大量使用常规能源所造成的环境问题,都使得对风能的开发利用具有非常重要的意义。 本文首先从双馈电机的复矢量模型出发,建立了在同步坐标系中双馈电机的数学模型,为双馈电机的磁场定向矢量控制提供理论基础。在此模型中,分析电机定子,转子之间电压和电流,功率,转矩等各个变量的表达式和相互间的关系。详细介绍了双馈电机在不同风速情况下,运行的状态和能量的流动方向。 其次对双馈控制中所使用AC-DC-AC双PWM变换器的各个模块控制策略进行了阐述。为了克服解耦效果依赖于被控对象准确数学模型,采用了内模控制策略。AC-DC-AC双PWM变换器是由AC-DC整流模块和DC-AC逆变模块所组成,整流模块和逆变模块通过直流电容储能环节连接成一整体。其中电网侧整流环节采用基于电网虚拟磁链矢量控制,保证直流端电压稳定和单位功率因数整流。转子侧逆变环节利用定子磁链定向的矢量控制,将m-t坐标的m轴与定子磁链重合,将电机功率分为有功功率部分和无功功率部分,通过控制有功功率部分和无功功率部分来实现对转矩和励磁的间接控制,从而实现双馈发电机最大风能输出和稳定运行。