双馈风力发电机控制策略的研究.doc

湖南工程学院应用技术学院毕业设计(论文)诚信承诺书本人慎重承诺和声明：所撰写的《双馈风力发电机控制策略的研究》是在指导老师的指导下自主完成，文中所有引文或引用数据、图表均已注解说明来源，本人愿意为由此引起的后果承担责任。设计(论文)的研究成果归属学校所有。学生(签名)年月日目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1课题背景及意义11.1.1可再生能源开发的必要性11.1.2风能的开发利用21.2国内外风力发电技术的发展趋势21.2.1风力发电机组容量的发展趋势31.2.2并网风力发电机组的种类31.2.3风力发电机的发展51.3变速恒频发电的优点6第2章双馈风力发电系统的结构特点和基本原理82.1双馈风力发电系统结构特点82.2风力机最大风能捕获原理82.3双馈感应发电机的运行原理92.4双馈感应发电机功率流动特点112.5变速恒频双馈风电机组矢量励磁控制142.6坐标变换技术15第3章双馈风力发电系统仿真模型的建立173.1双馈感应发电机数学模型及仿真模型173.1.1双馈感应发电机的数学模型173.1.2双馈感应发电机的仿真模型213.2双PWM电压型变流器的数学模型223.2.1网侧PWM变流器的数学模型223.2.2双PWM电压型变流器直流环节的数学模型253.3网侧变流器的电网电压定向矢量控制设计263.4转子侧变流器的定子磁链定向矢量控制设计27结束语31参考文献32致谢34直驱永磁风力发电机控制策略的研究摘要：随着人们对能源危机及环境污染的日益重视，风力发电在世界范围内得到了迅速发展，如何有效的提高机组容量与运行效率、最大限度地利用风能已成为风力发电技术研究的重要内容。在各种风力发电系统方案中，双馈风力发电系统以其独特的优点逐渐成为当今风力发电的主流。本文首先详细分析了解了双馈风力发电系统的结构特点以及基本原理，包括风力机最大风能捕获原理、双馈感应发电机变速恒频发电原理及其功率流动特点、转子励磁变流器的矢量控制原理等。然后根据电机学中异步电机的相关知识推导了双馈感应发电机在三相静止坐标系下的数学模型以及运动方程；在对双PWM电压型变流器原理分析基础上，推导了网侧PWM变流器在三相静止坐标系下数学模型；为了便于控制系统设计，应用坐标变换技术将所建数学模型转换到两相旋转坐标系下；基于坐标变换技术和电机矢量控制理论，进行了电网电压定向的网侧变流器矢量控制设计和定子磁链定向的转子侧变流器矢量控制设计的研究；最后利用以上所建模型和已有的成熟的模块在MATLAB/SIMULINK环境下搭建了系统的仿真模型，进行了亚同步速和超同步速时电机变速恒频发电和有功无功独立调节的仿真研究，仿真结果表明所设计的系统在实现了变速恒频发电的同时，实现了P、Q的完全解耦控制，验证了双馈感应风力发电系统理论分析和控制策略设计的正确性与可行性。关键字：风力发电；变速恒频；双馈发电机；矢量控制AbstractWithattachmentimportancetoenergysourcescarcityandenvironmentpollutionthewindelectricpowergenerationhasdevelopeddramaticallyallovertheworld.Howtoenhanceunitcapacityandoperationeffectivelyandusethewindenergybecomesimportantmatterofthewindelectricpowergeneration.Invarioussystemalternatives,variablespeedconstantfrequencydoubly-fedinductiongenerator(DFIG)becomesmainstreamforitsadvantages.Thispaperfirstdetailedanalysisaboutthestructuralcharacteristicsandthebasicprinciplesofthedouble-fedwindpowergenerationsystem,includingtheprinciplesofthemaximumwindenergycapture,theVariableSpeedConstantFrequencyOperationprincipleandpowerflowcharacteristicsofthedoubly-fedinductiongenerator,thevectorcontroltheoryoftherotorexcitationinverter,andsoon.ThenaccordingtotheknowledgeaboutinductionmotorinE