永磁风力发电机组机侧变流器建模及仿真

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1、第30卷第7期计算机仿真2013年7月文章编号：1006—9348(2013)07—0124—04永磁风力发电机组机侧变流器建模及仿真刘涛，胡琳静，海巴特(内蒙古工业大学电力学院，内蒙古呼和浩特010080)摘要：研究了风力机、发电机和机侧PWM变流器的数学模型。由于风力发电机组模型存在高阶、非线性问题，传统方法难以进行总体性能分析。针对上述问题，研究了风力机、发电机和机侧PWM变流器较完善的动态数学模型。PMSG电压方程中d，q轴电压分量之间存在耦合问题，采用磁场定向将三相交流电流分解成为产生磁通的励磁电流分量和产生转矩的转矩电流分量，并使得上述两个矢量相互垂直，彼此解耦

2、，可进行独立调节。利用Matlab／Simulink仿真平台搭建了系统的仿真模型，并进行了仿真。仿真结果表明，提出的模型具有较好的控制效果，证明了模型的正确性和控制策略的可行性，为设计提供了参考依据。关键词：坐标变换；机侧变流；解耦控制中图分类号：TM743文献标识码：BModelingandSimulationofGenerator—SideConverterforWindTurbinewithPermanentMagnetGeneratorLIUTao，HULin-jing，HAlBa-te(ElectricPowerCollegeInnerMongoliaUniver

3、sityofTechnology，HohhotInnerMongolia010080，China)ABSTRACT：Thisarticlestudiedthemathematicalmodelofwindturbine，generatorandgenerator-sidePWMcon-verter．Themodelrelatestomanyfactors，suchashighorderandnonlinear．Asforthefactorsabove，abetterdy-namicmodelwaspresented，includingthemodelofwindturbin

4、e，generatorandgenerator-sidePWMconverter．InPMSGvoltageequation，couplingproblemexistsbetweenshaftvoltagesofdandq，SO，amagneticfieldorientationmethodwasusedtodecomposethethree-phasealternatingcurrentintoanexcitingcurrentcomponentgeneratedbythemagneticn岍andtorquecurrentcomponentgeneratedbythet

5、orque．thesetwovectorsperpendiculartoeachoth·er，decouplingtoeachotherandadjustingindependently．Maflab／SimulinksoftwareplatformWasusedtoestablishthesimulationmodeloftheentiresystemandsimulate．Thesimulationresultsshowthecorrectnessofthemodelandeffectivenessofthiscontrolmethod．KEYWORDS：Coordin

6、atetransformation；Generator—sideconverter；Decouplecontroll引言随着人口膨胀和经济的迅速发展，能源和环境问题已成为当今世界面临的问题，开发和利用新能源，尤其是风能的开发利用已经得到许多国家的重视，风力发电在全球范围内迅猛发展，直驱永磁风力发电机组是当今风电系统发展的一个趋势⋯。与双馈交流励磁风力发电系统相比，直驱永磁风力发电机取消了沉重的增速齿轮箱，且具有机组寿命长、维护方便、效率高等优点，越来越受到人们的亲睐。随着电力电子技术和永磁材料的发展，在直驱永磁风力发电系统中，占成本比基金项目：内蒙古工业大学重点科研项目(Z

7、D201017)收稿日期：2012—09—19修回日期：2012—11—05一124一例相对较高的开关器件IGBT和永磁体，在其性能不断提高的同时，成本也在不断下降，这使得直驱永磁风力发电系统从众多变速恒频风力发电系统中脱颖而出，具有很好的发展前景‘2

8、。本文研究了双PWM变换器，从系统总体性能上分析，建立了风力机、发电机和机侧PWM整流器的整体动态数学模型，采用磁场定向将三相交流电流分解成为产生磁通的励磁电流分量和产生转矩的转矩电流分量，并使得这两个矢量相互垂直，彼此解耦，可进行独立调节。还提出了机侧变流器控制的