恒频双馈风力发电机控制系统的研究.pdf

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1、湖南大学硕士学位论文变速恒频双馈风力发电机控制系统的研究姓名：谭健申请学位级别：硕士专业：电气工程指导教师：黄守道20080102硕}：学位论文摘要随着环境污染的日益严重和地球能源的日益紧缺，风能作为可再生绿色能源越来越被人们重视，风力发电技术也成为各国学者竞相研究的热点。而变速恒频双馈风力发电技术以其成本低、，效率高等特点成为当今风力发电技术中的主流。本文首先介绍了风力发电技术的发展现状，通过对风力机机械转矩特性和双馈电机的研究，得出变速恒频风电机组的转矩一一转速特性。在分析双馈感应发电机动态数学模型及其定子磁链定向矢量控制的基础上，构建了其有功和无功功率解耦控制的双

2、闭环控制方案。利用M鲥LA黝SIMULlNK平台进行了仿真研究，并验证了该控制方案的正确性，对实际系统的软硬件设计与调试具有一定的指导意义。然后，对作为双馈发电杌励磁电源的双PwM变换器的拓扑结构及基本原理进行了深入研究，重点分析了三相PwM变换器在同步d—q坐标系中的数学模型。研究了带电流耦合、电网电压前馈补偿的控制策略，并通过仿真验证了双PWM变频器具有输入输出特性好、谐波少、能量可双向流动等特点。并将变速恒频双馈风力发电运行研究拓展到了电网故障条件下的运行控制。建立了计及电网电压故障的变速恒频双馈风力发电系统完整仿真模型。接着利用simulink中的“Target

3、forTIC2000"工具箱和TI公司的CCS集成开发环境，以网侧变换器为例，详细介绍了DSP代码的自动生成。最后，在仿真基础上设计了一套基于DSP的双馈风电模拟系统，系统采用一台5．5kW的绕线式异步电机做发电机，使用双DsP分别控制网侧和转予侧变换器，论文详细介绍了电压电流信号检测电路、通讯接口电路、正交编码脉冲电路和保护电路的设计，并给出了控制程序的主要流程。综上所述，本文研究成果为变速恒频双馈风电机组的控制系统的设计提供了理论依据，仿真结果验证了本文理论研究的正确性。关键词：风力发电；变速恒频；双馈发电机；双PWM变换器；定子磁场定向Ⅱ变速慑频双馈风力发电机控制

4、系统的研究AbstractWiththepressingsituationOffossilfuelexhallstionandenVifonmentalpollution，cleanandrenewableenergyresourcessuchasthewindenergyaregainingmoreandmore鑫ltentio薹1．DoIlbly—fcdind珏ctionge穗erator(DFIG)isanattfaetiVeandboomingapprOachthatproVidestheabilityofVariablespeedcOnstantfrequen

5、cywindpowergenofationwit董薹lowcOstandhighefficieney．Firstly，thecurrentdeVelOpmentsituationabouttheworldwindpowerandwindpowergenerationtechnologyhasbeenintrodueed．AccordingtothelneehanicaltOrquecharactefisticofwindtufbineandrOtationspeed—torquecharacteristicOfdoubly·fedmachine，mechanicalto

6、rquecharactefisticofVSCFwindturbineisObtained．BasedontheanalysisofthedynamicmathematicalmodelofDFIGanditsstatOr—nux-0rientedVectOrcontrol，adual—closed—100pcontrolschemeisdeVelopedandrealizesdecoupledcontroloftheactiVeandfeacliVepower．S主l嚣ulatiOastudyiscarriedoutontheplatformofMATLAB／SIMU

7、LINKandValidatestheproposedslrategy；whiehwillg毽idedesigning鑫nddeb醢ggingtheprac￡icalsoftwarean莲hardwaresystems．Seeondlyjlhfoug

8、ltheanalysisOftheworkpfincipleandlopologyframeofthreephasesVoltageresourcePWMconVertef，thefnathematicalmodelofthethree—phasePWMcOnVerterind·qsynch