基于双馈电机的变速恒频风电系统的研究.pdf

内蒙古科技大学

硕士学位论文

基于双馈电机的变速恒频风电系统的研究

姓名：耿秀明

申请学位级别：硕士

专业：控制理论与控制工程

指导教师：张遇杰;刘慧博

20080602
内蒙古科技大学硕士学位论文

摘要

在能源消耗日益增长环境污染日渐严重的今天在对可再生能源的开发利
用中,风能由于其突出的优点而成为世界各国普遍重视的能源风力发电技术也成
为各国学者竞相研究的热点而其中变速恒频风力发电技术因其高效性和实用性
正受到越来越多的重视变速恒频发电技术运用双馈电机的工作原理当风速变
化时在发电机转子侧接入频率幅值相位可控的低频励磁电流以保证双馈
发电机定子输出频率的恒定
本文对现今世界风能应用技术中相对成熟的双馈发电机进行矢量控制研
究矢量控制作为一种先进的控制策略是在电机统一理论机电能量转换和坐
标变换理论的基础上发展起来的具有先进性新颖性和实用性的特点
本文首先介绍了变速风力发电机组的基本原理根据变速风力机在不同区域
的运行确定了基本的控制策略通过对双馈型发电机结构和工作原理的分析
建立了交流励磁发电机的三相静止坐标系数学模型和两相旋转坐标系数学模型
提出了基于定子磁场定向的矢量控制策略采用定子磁场定向的矢量控制方法实
现对双馈发电机的有功功率和无功功率的独立控制这些都为进一步的深入研究
提供了有效的理论依据
其次采用一种能量双向流动的双PWM变换器,满足了交流励磁发电系统励
磁的需要,详细分析了三相电压型整流器的基本原理和数学模型并确定了以电网
电压定向的矢量控制策略介绍了空间矢量脉宽调制的方法
最后,针对变速恒频双馈风力发电控制系统的特点,研究了基于DSP的变速恒
频双馈风力发电控制系统分别描述了控制系统整体硬件结构框图和控制程序构
成给出关键硬件电路原理图和控制程序的流程图并说明其工作原理

关键词风力发电变速恒频双馈发电机矢量控制双PWM变换器

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内蒙古科技大学硕士学位论文

Abstract
Now,energysourcesconsumeincreasingdailyandenvironmentempoisonbeing
seriousgradually,intheexploitationfortherenewableenergysource,windpoweris
paidgreatattentionbymoreandmorecountriesbecauseofitsoutstandingexcellence.
Thewindpowergenerationtechnologyalsobecomesresearchhotspotofmany
countries'scholars.Andthevariable-speedconstant-frequency(VSCF)generation
technologyispaidattentionmoreandmoreforitshighefficiencyandpracticability.
VSCFoperationusesdoubly-fedgeneratorworkingprinciple.Whenwindspeed
changes,theconstant-frequencyoutputcanbegeneratedfromthestatorsideby
connectingwithlowfrequencyexcitationcurrentattherotorsideitsfrequency,
amplitudeandphaseangleiscontrollable.
Inthispaper,therelativefledgeddoubly-fedgeneratorinwindenergyapplication
technologyinthedayisresearchedonvectorcontrol.Vectorcontrolisoneofthe
advancedtheories,whichisbasedonmotorunificationprinciple,energyconversionand
vectorcoordinatetransformationtheory.Ithasmanyadvantagessuchasnovelty,
practicabilityandadvancement.
Firstly,thebasicprincipleofvariablespeedwindturbinegeneratorsisintroduced.
Accordingtothevariablespeedwindturbineoperatingindifferentregions,thebasic
controlstrategyissetout.