双馈式风力发电机建模理论及控制规律的研究的综述报告.docx

双馈式风力发电机建模理论及控制规律的研究的综述报告
双馈式风力发电机是一种成熟、大规模应用的风力发电技术。在这种发电机中，转子上有两个绕组：一个是定子绕组，与电网相连；另一个是转子绕组，又称为双馈绕组，通过电子器件与转子外的电容器相连。双馈式风力发电机具有输出功率高、发电效率高、稳定性好等优点，被广泛应用于大型风电场中。
本文将介绍双馈式风力发电机的建模理论和控制规律的研究进展。
一、双馈式风力发电机的建模理论
双馈式风力发电机的建模理论研究主要涉及拓扑结构、电路模型、动态特性、功率特性等方面的问题。
1、拓扑结构
双馈式风力发电机的拓扑结构标志着其特有的电气和机械特性。为了准确描述其结构特点及其相关影响，研究者们建议采用两种方法：
一是基于有限元分析的拓扑结构建模方法。该方法通过对双馈式风力发电机的特点进行分析和计算，求得其结构参数，进而建立模型。
二是使用模态分析的建模方法。该方法基于双馈式风力发电机的振动特性来建立其动态模型。这种建模方法能够反映风力发电机双馈绕组的电气特性，也能反映其机械特性。
2、电路模型
电路模型的建立是双馈式风力发电机建模的关键问题。研究者们提出，双馈式风力发电机可以分为两个部分建模：
一、通过定子绕组建立变频器和电阻的电路模型；
二、通过双馈绕组建立转子中间变频器和电容器的电路模型。
双馈式风力发电机的电路模型常用等效电路法建模。
3、特性模型
特性模型是指双馈式风力发电机的动态特性、功率特性、输出电压特性等方面的模型。针对双馈式风力发电机的特性模型建模，研究者们主要采用以下步骤：
一、通过双馈绕组建立风能转换器的机电模型；
二、通过振动特性和机械特性建立双馈式风力发电机的机械模型；
三、通过电路分析和参数标定建立非线性模型；
四、通过参数标定和自适应控制算法建立输出功率模型。
二、双馈式风力发电机的控制规律
双馈式风力发电机的控制规律涉及转速控制、功率控制、无功控制和提高系统稳定性等方面的问题。目前，在双馈式风力发电机控制规律上有以下几个研究方向：
1、转速控制
在双馈式风力发电机中，控制转速是最基本的控制目标之一。转速控制系统可以通过控制定子电流来实现。其中主流的方法是基于PID控制器实现，但是根据控制电机的不同，基于模型预测控制的方法也有广泛应用。
2、功率控制
功率控制是另一个控制目标，通常通过控制双馈绕组中的电流来实现。其中主要的方法是基于模型预测控制器，但是通过控制转子电流的方式也有广泛应用。
3、无功控制
针对发电机输出的无功功率不稳定以及电压变化过大的问题，研究者们提出了一些无功控制方法，如基于电容器的调节方法、基于功率因数的调节方法、基于静态反馈的调节方法等等。
4、提高系统稳定性
双馈式风力发电机发电是一种非线性控制问题，研究者们提出了很多可以提高系统稳定性的方法，如模糊控制、神经网络控制、自适应PID控制等等。
总之，双馈式风力发电机的建模理论和控制规律研究是一个复杂的、多样化的过程，不仅涉及建模和控制的技术问题，还涉及电机动力学、电力电子学等交叉学科。未来研究需整合多领域知识，进一步完善双馈式风力发电机技术，为可持续发展提供更多的绿色能源。