双馈式风力发电并网系统设计

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1、万方数据摘要当今世界中能源短缺和环境污染已成为人类需要面对的重要问题，这使得对可再生能源的研究利用显得更加紧迫和重要。风力发电作为具有较大发展潜力的可再生能源，越来越受到人们的重视，并取得了较大的发展。双馈式发电因其变速恒频等独特优势而倍受人们关注，并逐渐取代传统直驱式风力发电。基于以上背景，本文对双馈式发电机在风力发电场中并网发电技术进行了研究，并结合高校对于风能发电领域科研与教学的实际需求，设计了一套5KW双馈式风电并网系统模拟平台。本文作者在阅读了大量双馈相关的专业文献及相关书藉资料的基础上，对双馈式风力发电系统进行建模分析。推导建立了双馈电

2、机电压方程、电机磁链方程以及基于开关函数的PWM换流器数学模型。设计确定了5KW双馈式风电并网系统模拟平台总体结构。设计制做了IGBT驱动电路、DSP+FPGA核心控制电路等的PCB电路板，并完成了其相应的焊接、调试工作。作者在对矢量控制策略进行分析研究的基础上，设计了基于定子电压定向矢量控制的转子侧控制系统、基于电网电压定向矢量控制的网侧控制系统、以及电机空载时基于定子电压开环控制的转子电流闭环控制系统，并在计算机Simulink软件上对网侧控制系统进行了仿真验证。设计并搭建了5kw风电模拟平台的双馈并网发电控制柜、双馈操作控制台等，将前面设计的

3、双馈型风电系统控制方式在该平台进行应用、验证。对模拟平台进行调式，最终于实现成并网，发电功率达到5KW等指标。关键词：风力发电、双馈电机、换流器、并网发电、矢量控制、DSP、FPGA万方数据东南大学硕士学位论文AbstractNowadays，energyshortageandenvironmentalpollutionhasbecomeanimportantproblemtodealwithforhuman，whichmakestheresearchofrenewableenergyutilizationbecomemoreandmoreurge

4、ntandimportant．Aswithgreatpotentialfordevelopment，thewindpowergenerationhasbeenpaidalotofattentionandmadegreatprogress．Doublyfedgeneratorbecomesmoreandmorepopularandgraduallyreplacethetraditionaldirectdrivewindpowergenerationforitsuniqueadvantagesofvariablespeedwithconstantfre

5、quency．Basedontheabovebackgroundandthestudyofgrid—connectedpowergenerationtechnologyofdoublyfedgeneratorinwindfarms．Themaincontentofthisdissertationdesignsa5KWdoublyfedwindpowergrid—connectedexperimentalplatformcombiningwiththeactualdemandofUniversityforscientificresearchandte

6、achingexperienceforwindenergygeneration．Theauthormodelsandanalyzesgridconnectioncontrolfordoubly—fedwindpowersystem，basedonreadingalotofdocuments，booksandinformationonit．Thedoublefedmotorvoltageequation，fluxequationandthemathematicalmodelofPWMconverterbasedonswitchfunctioniSde

7、rivedandestablished．Thearchitectureof5KWdoublvfedwind√powersystemsimulationplatformisdesigned．ThePCBcircuitboardofIGBTdrivecircuit，andDSP+FPGAcontrolcircuitisdesigned，andthecorrespondingweldinganddebuggingworkiscompleted．Basedontheanalysisofthevectorcontrolstrategy,double—fedw

8、indpowergenerationrotorsidecontrolsystembasedonstatorvoltageo