基于matlab风力发电系统单相整流／逆变电路仿真研究

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1、<电气开关》(2014．No．2)33文章编号：1004—289X(2014)02—0033—03基于MATLAB的风力发电系统单相整流／逆变电路仿真研究李伟栋(中南勘测设计研究院，湖南长沙410014)摘要：介绍了风力发电的能量转换，风力发电机的发展，以及并网换流器。搭建了基于MATLAB／Simulink的单相整流／逆变电路仿真模型，并对该模型进行仿真，仿真结果表明，搭建的单相整理／逆变电路能较好的模拟风力发电系统变流器的工作过程，对进一步提高变流器的性能具有促进作用。关键词：风力发电机；整流／逆变电路；换流器；MATLAB／Simulink中图分类号：TM46文献标识码：BS

2、imulationStudyontheSingle—PhaseCommutating／ContravaviantCircuitofWindPowerGenerationSystemL／Wei—dong(ZhongnanSurveyDesignReserachInstitute，Changsha410014，China)Abstract：Thepaperpresentstheenergyconvemionofwindpowergeneration，developmentofwindpowergeneratorandcombinednetworkconve~er．Asingl—phas

3、eeommutating／contravaiantcircuitsimulationmodelbasedonMATLAB／Simu—linkwasbuiltandsimulatethemode1．Thesimulationshowsthatthesingle—phasearrangement／contraviantcircuitwichhasbeenbuiltcanbettersimulatetheprocessofwindpowergenerationsysteminverterandhasfacilitationincreasingin—verterperformance．Ke

4、ywords：windpowergenerator；c0mmutating／contrantcircuit；converter；MATLAB／Simulink用风力或风力机直接将风力转化为机械能提供动力，1引言例如，帆船、风车磨面、风车碾米等。而风力发电则是随着能源危机的不断加剧，环境的日益恶化，可再风机通过利用风能转化为机械能，再利用发电机将机生能源尤其是风能的开发利用得到各国的广泛关注。械能转换为电能。风机的类型有许多，发电机的类型从上世纪80年代至今的三十多年中，系列风力发机的也比较多，但是其基本能量转化过程是一样的j，如额定功率与直径增长十分迅速⋯。目前的风力发电图1所示。

5、系统发电过程为先将风电机发出的交流电整流成直流，再将直流电逆变为频率为50Hz的交流电，这其风能电能中，整流／逆变电路是风力发电系统的核心模块之一，因此对该模块进行研究具有重要的意义。本文通过图1风电系统能量转化过程MATLAB／SimuIink仿真软件对单相／逆变电路进行研2．2风力发电机的发展究，并搭建一个仿真模型。最初阶段，风力发电机采用的是同步发电机，之后2风力发电系统介绍慢慢转向鼠笼式异步发电机。无论是传统的同步发电机或是鼠笼式异步发电机都是直接并网恒速运行。采2．1风力发电的能量转换用这种并网运行方式最大的优点是投资小、系统配置人类在数千年前已经开始利用风能，早期主要利

6、《电气开关》(2014．No．2)简单，然而其对电力系统的影响比较大，降低了电能质2．3风电系统并网换流器量。因为这种方式会由于风速波动引起气动转矩波动由于风速的不稳定会使风力发电机输出的电压和使风轮机叶片、传动链和塔架等承受很高的机械应力，频率也不稳定，现阶段最好的解决办法是在发电机定并且造成发电机输出功率波动。子绕组和电网之间配置变频换流器。目前的变频换流所以，直接并网恒速运行方式仅适合小规模、小型器一般是交一直一交结构，就是一个整流电路和一个风力发电机并入无穷大电网。逆变电路的结合。其工作过程为：先将风力发电机发随着发电机、风轮机、控制技术以及电力电子技术出的交流电压整成直流

7、电压，再将直流电压逆变成频迅速发展，风力发电系统已经能够实现变速运行。变率，幅值以及相位都符合要求的交流电，并输送至电速运行具有如下优点：网。由于电力电子能够实现快速和精确的控制，因此(1)允许对桨距控制的时间常数较大，从而减小由于风速变化造成的电压与频率的波动不会对电网造了所需的最大调节功率以及降低桨距控制的复杂性；成太大的影响州。典型的单相变流电路如图3所示。(2)提高了电能质量；(3)减小了噪音；r'(4)降低了机械应力；]／／_-JI』I▲。▲(5)提升了系统