基于Matlab/Simulink的直驱式永磁风力发电系统的建模与仿真

最近几年,因为环境和资源问题渐渐严重,可再生资源的开发与利用越来越得到重视,风能作为一种技术成熟的可再生能源,利用其发电的方式得到了快速发展,具有广阔的发展前景。 变速恒频双馈风力发电系统具有齿轮箱,与其相比,同步直驱风力发电系统省去了该环节,减小了因为齿轮箱带来的机械损耗和设备的不稳定性,具有转换效率高、可靠性高、控制灵活等优点,发展较好。通过研究风力机和永磁同步发电机各自的特性和运行机理,建立了永磁直驱风力发电系统的数学模型。具体包括风速模型、风力机模型、永磁同步发电机模型和控制系统模型。 本文讨论比较了当前不同的风力发电系统的优缺点；分析永磁同步发电机基本工作原理,在此基础上建立该电机在定子a-b-c坐标系以及转子d-q-O坐标系下的数学模型；给出常用风力发电系统变流器的拓扑结构,并选用双PWM变换器作为风力发电系统的并网接口；讨论设计了双PWM变换器的控制模型,采用电压空间矢量控制策略对其进行控制,并对电机侧d、q轴电流控制策略进行对比,分析不同电流控制策略应用于直驱风力发电系统的情况。 最后,在Matlab/Simulink环境下建立风力发电并网系统模型,采用简化风速模型,调试并验证控制策略的有效性、可行性,证明所搭模型的正确性。