变速恒频风力发电系统的建模和仿真

发展风力发电,不仅可以节约常规能源,而且有利于环保,是改善能源结构,减少环境污染的有效途径之一,可带来直接的经济效益、社会效益和环境效益。本文介绍了国内外各种大型风力发电机组的研究发展现状,在目前的恒速、变速两种机型上,确定了变速恒频风力发电机型的结构形式。 本文应用MATLAB/SIMULINK分别建立了风速、风力机、双馈风力发电机的数学模型;文章针对双馈式变速恒频机型,从双馈发电机的基本电磁理论出发,研究其内部各参变量的变化关系,包括电压、电流、功率、转矩等。在双馈电机数学模型基础上,确定旋转坐标系,提出基于定子磁链定向的矢量控制策略,实现转子励磁电压、电流和功率的解耦关系,达到直流机的控制效果。 阐述了作为双馈发电机励磁电源的双PWM变换器的拓扑结构及基本原理,建立了三相PWM电压源型变换器的数学模型,研究了带电流耦合电网电压前馈补偿的控制策略,并通过仿真验证了双PWM变频器具有输入输出特性好、谐波少、能量可双向流动等特点。 最后应用实验室现有设备,进行了双馈发电机并网试验。实验表明采用矢量控制的双馈电机并网发电具有同步化速度快,并网冲击电流小等优点。