海上风电场及双馈式风电机组的仿真分析

我国海上风力资源丰富,对海上风电的开发将成为我国未来风电产业最主要的增长点。本文在简单概述国内海上风力发电状况以及风力发电现状的基础上,重点介绍了海上风电场的开发,并对海上风电机组进行仿真研究。 海上风电场的开发部分。介绍了开发海上风电优势和面临的主要挑战;分析了开发海上风电的各个环节,包括前期工作、场址的选择、支撑结构的设计、电网的接入方案等;着重研究了海上风电机组的初步设计,包括风轮机的设计和驱动方案的选择,并指出在目前的技术水平下,变速恒频双馈风电系统由于重量和变换器容量上的优势,最适合应用于海上风电场。 双馈风力发电系统的仿真部分。建立了变速恒频双馈风力发电系统的数学模型,包含风速模型,风力机模型,和不同坐标系下的双馈电机模型。完成建模工作后,主要研究了双馈风力发电系统的控制策略,提出应用定子磁链定向的矢量控制来实现风力发电系统的有功、无功功率解偶控制以及转速的控制。在此基础上,建立了矢量控制的系统框图。最后应用Matlab/Simulink软件建立了系统各部分的仿真模型,并给出了仿真结果与分析,验证了定子磁链定向矢量控制策略的正确性:既保证了定子输出频率的恒定,又达到了有功功率无功功率独立解耦控制的目的,同时还较好地跟踪了风力机的最大功率输出。