风电机组仿真系统模型的研究与开发

风电机组是一个复杂多变的系统,因此整机建模在风电系统优化设计和先进控制策略研究中起着至关重要的作用。直驱式永磁同步风机是目前风力发电主要机型之一,由于其高效、结构简单、方便制造、控制效果好、运行稳定等优势,成为当前研究热点。 本文对直驱式永磁同步风电机组的风机、发电机、变流器的建模与控制进行了研究,论文主要内容如下： (1)分析了直驱风力发电机的工作原理,建立其空间矢量模型,分析其在不同运行状态下矢量的相位关系。分析了直驱式永磁同步风电机组的工作目标和控制策略,分析了低风速时的最大功率控制和高风速时的恒功率变桨控制的控制原理和方式。 (2)建立了包括风机、传动系统及直驱式永磁同步发电机在内的风机整机模型。对直驱式永磁同步风电机组从起机,各种风速下的正常运行,安全停机等各工作状态进行了仿真；展现出直驱式永磁风电机组在低风速下的最大风能追踪,额定风速上的恒功率控制等正常的工作状态。 (3)建立了变流器在三相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型,研究其前馈解耦控制策略,设计了基于前馈解耦控制策略的变频器控制系统。通过在Matlab/Simulink中进行仿真,表明该控制策略可行,仿真模型的合理性。