异步风力发电机组运行特性仿真分析

第25卷第6期 2009年6月 电力科学与工程 ElectricPowerScienceandEngineering V01．25，No．6 J岫．．2009 5 双馈异步风力发电机组运行特性仿真 孙蕾1，吴 涛2，樊小伟3，米增强1 (1．华北电力大学电气与电子工程学院，河北保定071003；2．华北电力科学研究院有限责任公司，北京 100045：3．承德供电公司调度中心，河北承德067000) 摘要：在分析双馈异步风力发电机组整体模型结构的基础上，引入了交流励磁变速恒频风力发电系统中基 于定子磁链定向和定子电压定向的矢量变换控制技术，针对双馈风力发电机的变速恒频、最大风能捕获和 有功无功解耦运行的需求，建立基于PSCAD／EMTDC软件的双馈异步风力发电机组仿真模型。仿真结果 h“-bxT模型在实现追踪最大风能的变化和有功、无功解耦控制功能上的有效性。 关键词：变速恒频；双馈异步发电机；双PWM变频器；矢量变换控制技术 中图分类号：TM930．11文献标识码；A 0 引言 由于风能是一种具有随机性、爆发性、不稳定 性特征的能源，所以并网风力发电机的输出电能是 波动的、间歇的。在缺少风电场储能系统情况下， 风电场输出功率的波动将导致电网电压的波动和闪 变。因此，在基于双馈机的变速恒频风力发电技术 成熟后，风电工程开始更多采用基于变频器变速技 术的双馈风力发电机组。采用双馈发电机(DFIG) 的交流励磁变速恒频风力发电技术已成为现代大容 量风电机组的主流形式。与恒速恒频风力发电机组 相比，基于DFIG的变速恒频发电技术具有许多优 点，包括采用变速恒频发电方式，可按照捕获最大 风能的在风速变化的情况下实时地调节风力机 转速，使之始终运行在最佳转速上，从而提高了机 组发电效率，优化了风力机的运行条件；变速恒频 发电可以在双馈发电机的转子侧施加交流励磁，控 制励磁电流或电压的幅值、频率、相位，实现输出 电能的恒频恒压，同时采用矢量变换控制技术，实 现发电机输出有功功率、无功功率解耦控制；采用 变速恒频发电技术，可使发电机组与电网系统之间 实现良好的柔性连接“】。本文分析了双馈风力发电 机组整体模型，在应用了背靠背式双PWM变频器 的基础上，引入了交流励磁变速恒频风力发电系统 中基于定子磁链和定子电压定向的矢量变换控制技 术，实现网侧变频器与转子侧变频器相对独立的控 制和运行。在PSCAD／EMTDC软件平台中，对双 馈异步风力发电机组的运行特性进行了仿真研究。 l 双馈异步风力发电机组模型构建 1．1风力机与桨距角控制系统 风力机是风力发电系统中能量转换的首要部 件，它用来截获流动空气所具有的动能，并将风力 机叶片迎风扫掠面积内的一部分动能转换为机械 能。它不仅决定了整个风力发电系统的有效输出功 率，而且直接影响机组的安全、稳定、可靠运行， 是风力发电系统中关键部件之一。 风力机的输出功率主要受3个因素的影响：风 速圪，桨距角∥和叶尖速比A。根据贝兹定理，风 力机输出的机械功率R为： 收稿日期：2009-03—01． 作者简介：孙蕾(1985一)，男，华北电力大学电气与电子工程学院研究生 ．∞月／L5—— Vw ． 1^尸—_T——丽 2+0．08pf1％1 (1) G-o．22(半．0．够_5．o)e半 Po=O．5G够，A咖尢，记 T严Pw|∞。 万方数据 6 电力科学与工程 2009焦 其中P为空气密度，∞为风力机角速度，R为风轮半 径，乃为输出机械转矩，G假A)为风能利用系 数。对于一个特定的风力机，具有唯一使得C最 大的叶尖速比，称之为最佳叶尖速比，用k示， 对应的C为最大风能利用系数，用G。表示。在 风速不断变化的情况下，必须控制发电机的转速从 而保持k不变，只有在这种运行方式下才能保证 风力机捕获的风能最大、效率最高嘲。 决定风力机输出功率的桨距角声在不同的情况 下采用不同的策略：(1)风电机组功率输出优化。 在风速低于额定风速时，桨距角控制用于风电机组 功率的寻优，目的是在给定风速下使风电机组发出 尽可能多的电能。在低于额定风速的正常情况下， 桨距角通常保持在0度不变。(2)风电机组功率输 出限制。在风速超出额定风速时，利用桨距角限制 风电机组机械功率不超出其额定功率，同时能够保 护风电机组机械结构不会过载及避免风电机组机械 损坏的危险。 桨距角控制系统输入信号为风电机组发出有功 功率的测量值，与最大功率参考值相比较后得出误 差信号，输入PI控制器，产生桨距角参考值卢m 再与实际的桨距角比较，桨距角误差信号输入到桨 距角控制系统。本文应用PSCAD／EMTDC自带的 桨距角控制模块进行建模仿真。 1．2双馈异步发电机模型 本文假设定子和转子都取发电机惯例，此时双 馈发电机在CO。r参考旋转坐标系下，其数学模型可 表示为‘”： (1)电机电压方程 舻阮+等警一詈坳 ㈣锄+i1d鼻(v,p)一等‰ (2) ‰=r，k+去掣一芑≯帅 一 Urp=r,如+掣铲一芑≯‰ 其中‰为坐标系旋转角速度，∞。为同步转速。 (2)磁链方程为 VI产L4i|。+L。i。 炉≯／,p+L，,,L．a (3)‰吒。‘。也，‘ 中r产L。i|B+Lrir口 (3)运动方程正一z=丢{乎 (4)转矩方程 {篡掳屯 (5)发电机发出功率 只=3(u，p6p+玑。乙) Q=丁3(锄t一地。如) (4) (5) (6) 式中下标“s”和“厂"分别表示定子侧和转子侧； L为激磁电抗，L。屯。乜。，三，_吐。+厶：正为发电机 输入机械转矩，Z为发电机的电磁转矩，L为发电 机输出机械转矩，∞，为转子转速，以为发电机的转 动惯量。 1．3双PWM变频器及其控制原理 双馈变速风电机组控制系统的控制目标为控制 发电机与电网之间的无功交换功率、控制风电机组 发出的有功功率以追踪风电机组的最优运行点或者 在高风速情况下限制风电机组出力。双馈电机的控 制子系统用于独立控制风电机组的有功、无功功 率，包含了两部分解耦控制通道：一个用于转子侧 变频器控制，一个用于电网侧变频器控制。转子侧 与电网侧变频器的控制通道分别产生不同的脉宽调 制系数卜71。 1．3．1转子侧变频器控制原理 双馈感应发电机的转子侧PWM控制是通过定 子磁链定向矢量控制技术来完成的，进行发电机模 型坐标变换，将公式(2)一(6)转换到同步旋转 的d-q坐标系下，d轴与定子磁链矢量方向一致。 此时，E尸娥，“叫=％，咒目=U，产O，并结合∞。f=∞。， 可得： u一矗加L等飞aL毒； 盱”以，鲁+饥[鲁％岫叫 Pl=缸铲事‰ Q：知。：扣 。’ 护鲁如一詈 k=告rq 万方数据 轴和薹矍篓黧黧彗⋯枷⋯罂髫鬻纂嚣罐磊鬻磊譬⋯篓要曼婆鬯懋爹缝主要曼翟登蓄若萎裂茹写赫澍茹荔端蕊潇荔：磊篓戛至翌登耋量曼擞坚霉季功粤迓竺盖．兰!兰磊磊蕃嘉荔漏。笔蒿茹萎赫。籀藉娄笨鬣笔莸型煮重孳兰竺垂銎髦耋丝默髫紫子曼羞筹凳荔蒜磊兰巍淼赫磊荔妊裹羞流在以定子磁链定向的同步旋转坐标系d轴、q轴 =7：：：7”“+叫x1”“刚式“⋯⋯儿咧“1_“～‘ 圭竺坌苎二墅毫竖翟龛慧’^竺要翌了二7轰矗异步风力发电机组整体模型结构对定黧墨喜銎翌耄：羹奏茎妻煮缨篓能 “。蕞磊；篓甾磊嚣蒜蒜应电机⋯塞娶篓烹竺量三型煮篓兰篓型耄统t譬塞罂的基磊羔淼嚣黼荔蒿磊荔篡 量鬯萼黧犁芝些篓鬈苎苎黧妻善篓耋2岌霎羞高篆淼蒜：蕊崭≤籍姑父磊：孽之璺苎竺慧嗽?棼篓塑塑婴耋篓莩薹墨轰；茹赫慕锻箸高赫蠢吴 竺望兰兰至耋篓竺竺，T。祭慧要紧：譬篷焘荔苗磊希1言磊茹荔菇篙篙蕊、 譬耋銎詈奎蝥耋苎曼。蚕挈芝耋竺耋蓁曼生型苎蔷，又舅美三盖；F二-,l、v=l1J：IJ甚烈漏藩兰嚣荔篡蔷磊 篓耋翌风烹蛩詈竺委髦苎罢篓型茎黧擎翌鎏兰荔主篡磊i。其中主姜琶蕃磊篡茹i；蓑 塞釜型二翟嚣曼鬯篓笔塑鬟芝兰曼鍪芝％票耋篓簇薹_翼迳嘉蒜o；荔；藉釜：‘轰葛器乏菇笛薪模塞羚黑棼紫电网不交换无功功率(功率因数薹-妥荔蒹型9赫淼薹～出¨伏 1．3．2电网侧变频器控制原理 在d-q同步旋转的参考坐标系下： 卜¨挚叫地饥。㈣ I‰=％‘+厶号尹+∞正。妇+‰ 式中‰‰为电网电压的由轴分量，z锄‰，k ‘分别为电网侧变频器的电压、电流的Zq轴分 量，∞。为电网电压电气角速度。 电网侧变频器与电网之间的有功功率％与无 功功率Q∥的表达式为： I尸矿导(坳妇+‰‰) { ： (9) I驴号(‰妇一坳‘) 由于采用了电网电压定向的矢量控制，参 考坐标系的d轴方向和电网的电压方向一致，g轴 沿旋转方向超前d轴90。，则电网电压向量的g轴 分量Ulq=O，此时有： I耻号蚴0 { -一， (10) I驴一号％‘ 若认为电网的电压恒定，则U一也恒定，那么 电网侧变频器与电网之间交换的有功功率％与无 功功率翰将分别受控于妇与‘。 图1双馈异步风力发电机组的整体结构图 2 仿真分析 为了分析验证双馈异步风力发电机组的运行特 性和控制方式的正确性、可行性，本文在PsCAD／ EMTDC软件平台中对双馈异步风力发电机组运行 特性进行了仿真分析。 仿真参数参考文献【8】：风轮半径R=40m，最佳 叶尖速比A卵t_10．5，空气密度p=1．25kg／m3；额定风 速12m／s。DFIG：额定功率2MVA，额定电压13．8 kV，定子绕组电阻籼．0054P．U．，转子电阻r,----0．006 07P．U．，激磁电抗三。=4．362P．U．，定子漏抗厶-0．102 P．U．，转子漏抗L。=0．11P．U．。 如图2仿真曲线所示：初始在额定风速12m／s 运行，在2S时从额定风速经1s渐变到9m／s，在 4s时出现阵风，其幅值为4m／s，持续时间2s。 万方数据 电力科学与工程 2009年 8．0 言 O．0 厶 暴-o．5 ：套 鬈-l-o ={ 1．0 厶 出 脚0．5 阜 匿 0．O -wspeea OW实际值 口W参考值 -TE电磁转矩 -TM机械转矩 UVg 图2双馈异步风力发电机组仿真曲线 对于发电机转速实际值∞印和转速参考值国曲∞。r是 追踪最佳叶尖速比A叩。过程中确定的发电机转速的 参考值。在风速不断变化的情况下，由仿真结果可 知：模型可以控制发电机的转速∞，。与∞。r基本重 合，从而保持A。。不变，保证风力机捕获最大风能。 发电机的电磁转矩瓦波动较大，这是因为风能追踪 采用的是转矩控制模式，在风速变化的同时，发电 机控制系统需要不断控制调整电磁转矩，从而跟踪 转速变化，实现变速恒频运行；风电场出口电压圪 在风速波动的情况下产生波动，但波动较小，电压 基本稳定，从而可以保证输出的电能质量。 发电机定子电压频率^转子电流q轴分量、发 电机输出有功功率只、转子电流d轴分量、发电机 输出无功功率幺的仿真曲线如图3—7所示。 t在0～0．7s时，发电机运行于初始状态，此 时分别控制转子励磁电流的交直轴分量为常数，保 证发电机一定的有功无功输出。在t在O．7s时，发 电机切换到转矩控制模式，风电机组控制系统根据 控制策略要求快速动作，从而满足最大风能追踪和 参考无功输出的要求，所以此动态响应过程中有功 功率和无功功率产生一定的阶跃。，在0．7～2s时， 风电机组输入额定风速，发电机的转速能够很快达 到转速参考值，风电系统进入了平衡状态，输出转 矩和功率也很快的稳定下来。t>2s以后，加入了 渐变风和阵风的作用。由图5可知，有功功率可以 跟踪参考值的变化，随着风况的改变进行调整。由 图7可知，无功功率不受有功功率变化的影响，能 够根据风电机组的无功功率控制要求的(k使输出 无功功率始终保持定值；但是在风速突变的过程 中，发电机输出会产生一定的波动。 在整个仿真过程中，由图3可以看出在整个过 程中频率基本保持50Hz，波动很小，实现了双馈 异步风力发电机变速恒频运行。由图4和图5的比 50．2 50．I 星 50．0 ≮ 49．9 49．8 L l一⋯．1一一．⋯．⋯．⋯。～一』J．-一⋯．⋯”●l’‘7⋯一一 一’_ -’1 T⋯1’r一’r’11 0．0 2．0 4．0 6．0 8．0 tfs 图3定子电压频率，仿真曲线 t{g 图4转子电流q轴分量仿真曲线 ≥ 蒌 墓 1．00 嚣 谊 爨 0．oo 0．0 2．0 4．0 6．0 8．0 tfs 图5发电机输出有功功率Pl仿真曲线 O O O 0 O 挖 m 0 他 m 一。∞．m)／锻医 一．n-d)诗辩卜毒| 万方数据 第6期 孙蕾，等双馈异步风力发电机组运行特性仿真分析 9 姜 3 2 O 0．O 2．0 4．0 6．0 8．0 “s 图6转子电流d轴分量仿真曲线 毒 凄 龉 器 嚣 帐 弭 锯O．O 0．0 2．0 4．0 6．0 8．0 t／s 结构，根据转子侧和电网侧变频器控制目标的要 ‘ 求，应用了发电机定向矢量控制技术，搭建变频器 控制系统，结合PSCAD／EMTDC仿真软件中已有 的风力机、桨距角控制、发电机模块，对双馈异步 风力发电机组的运行特性进行仿真分析。仿真结果 验证了基于PscAD／EMTDC双馈异步风力发电机 组模型在实现了定子有功功率和无功功率的解耦控 制、变速恒频运行和最大风能追踪的有效性和正确 性，这对研究实际风电机组的运行具有指导意义。 图7发电机输出无功功率幺仿真曲线 较、图6和图7曲线的比较分析可知：在整个仿真 过程中，变频器控制系统跟随风速的变化，控制转 子电流的g轴分量k实现对只的控制，控制转子 电流d轴分量如实现对幺的控制，即实现了输出 有功功率无功的解耦控制。 3 结论 本文在介绍了双馈异步风力发电机组整体模型 参考文献： 【1】迟永宁．大型风电场接入电网的稳定性问题研究[D】． 北京：中国电力科学研究院博士论文，2006． 【2】胡家兵，贺益康，刘其辉．基于最佳功率给定的最大风 能追踪控制策略忉．电力系统自动化，2005，29(24)： 32．38- 『31PoolerMA．Doublyfedinductionmachinemodelsforsta- bilityassessmentofwindfarms[C】．ProcofIEEEIntPower TbchCon￡2003． 【4】叶杭冶．风力发电机组的控制技术[M】．北京：机械工 业出版社，2006． 【5】廖勇，杨顺昌．交流励磁发电机励磁控制叨．中国电机 工程学报，1998，18(2)：87-90． [6】6 HopfenspergerB．Stator-fluxorientedcontrolofadoubly- fedinductionmachinewithandwithoutpositionencoder[J】． 1EEProcEiectrPowerAppl，2000，147(4)：241-250． 【7】林成武，王凤祥．变速恒频双馈风力发电机励磁控制技 术研究【J】．中国电机工程学报，2003，23(11)：122-125． 【8】8 HosseiniSH，SharifianMBB，ShahniaF．Dynamicper- fonnanceofdoublefedinductiongeneratorforwindturbi． nes【C】．ProcoftheeighthICEMSIntConf,2005． 1261．1266． SimulationAnalysisontheOperationCharacteristicsofDoubly—FedInduction Generator．basedWindGenerationSystem SunLeil，Wu"l'a02，FanXiaowei3，MiZengqiang’ (1．SchoolofElectricalandElectronicEngineering,NorthChinaElectricPowerUniversity,Baoding071003，China；2． NorthChinaElectricPowerResearchInstitute，Beijing100045，China；3．ChengdePowerSupplyCompany,Chengde 067000。Chi越) Abstract：Byanalyzingthedetailedmodelsofdoublyfedinductiongenerator(DFIG)windturbines，adynamicsimulation modelWeI"eestablishedonthebasisoftheoperationprincipleofAC·-excitedvariable-speedconstant··frequencywindpower generationsystem，thestatorfluxfieldorientedcontrolandstatorvoltagere．ororientedcontroltechnology．Thesystem modelproposedinthispaperwasdevelopedinthededicatedpowerelectronicsandsystemsimulationtool，PSCAD／EMTDC． Basedonthesimulationresults，itWasprovedthattheproposedDFIGiscapableofsimultaneouscapturingmaximumpower ofwindenergy,achievingthevariablespeedgenerationandthedecoupledcontrolofactiveandreactivepowers． Keywords：variable—speedconstant-frequency；doublyfedinductiongenerator；dual-PWMconverter；vectortransformation eontroltechnology 万方数据 双馈异步风力发电机组运行特性仿真分析 作者： 孙蕾， 吴涛， 樊小伟， 米增强， Sun Lei， Wu Tao， Fan Xiaowei， Mi Zengqiang 作者单位： 孙蕾,米增强,Sun Lei,Mi Zengqiang(华北电力大学,电气与电子工程学院,河北,保定 ,071003)， 吴涛,Wu Tao(华北电力科学研究院有限责任公司,北京,100045)， 樊小伟,Fan Xiaowei(承德供电公司调度中心,河北,承德,067000) 刊名： 电力科学与工程 英文刊名： ELECTRIC POWER SCIENCE AND ENGINEERING 年，卷(期)： 2009，25(6) 引用次数： 0次 参考文献(8条) 1.迟永宁 大型风电场接入电网的稳定性问题研究 2006 2.胡家兵.贺益康.刘其辉 基于最佳功率给定的最大风能追踪控制策略[期刊论文]-电力系统自动化 2005(24) 3.Pooler M A Doubly fed induction machine models for stability assessment of wind farms 2003 4.叶杭冶 风力发电机组的控制技术 2006 5.廖勇.杨顺昌 交流励磁发电机励磁控制[期刊论文]-中国电机工程学报 1998(2) 6.Hopfensperger B Stator-flux oriented control of a doublyfed induction machine with and without position encoder 2000(4) 7.林成武.王凤翔.姚兴佳 变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术研究[期刊论文]-中国电机工程学报 2003(11) 8.Hosseini S H.Sharifian M B B Shahnia E Dynamic performance of double fed induction generator for wind turbines 2005 相似文献(10条) 1.期刊论文 王荣熙.林飞.郝瑞祥.游小杰.郑琼林.WANG Rong-xi.LIN Fei.HAO Rui-xiang.YOU Xiao-jie.ZHENG Qiong-lin 变速恒频双馈异步发电机的控制策略及仿真 -电机与控制应用2009,36(4) 详细介绍了舣馈电机在不同坐标系下的数学模型及其定子磁链定向的矢苗控制技术.在此基础上,以MATLAB/Simulink为工具,建立了系统仿真模型.进 行了发电机亚同步速发电、超同步速发电等工况的仿真研究,仿真结果证明了理论分析的正确性,对系统的试验研究具有一定的评论指导意义. 2.会议论文 张照彦.李长青.王兴武.邓冠宇.董青 变速恒频风力发电系统的有功无功控制分析 2008 本文首先介绍了交流励磁变速恒频发电原理，分析并建立了双馈异步发电机的数学模型，之后在分析双馈异步发电机有功功率、无功功率解耦控制 的基础上，给出了基于定子磁场定向控制策略的实现方案，最后用Matlab工具对该控制方案进行了仿真实验，仿真实验结果表明该控制策略能够有效的 实现双馈异步发电机功率的解耦控制，对实际的风电机组的运行具有参考意义． 3.期刊论文 刘洪 双馈异步发电机在变速恒频风力发电系统中的应用 -中国三峡建设（人文版）2008(1) 现代兆瓦级以上的大型并网型风力发电机组,多采用风力机叶片浆距可以调节的双馈异步发电机及变速恒频运行的方式.这种运行方式可以实现优化 风力发电机组内部的机械负载及优化电力系统的电网质量;双馈异步发电机的变速恒频运行是建立在发电机交流励磁变速恒频发电技术基础上的.在变速 恒频风力发电系统中,由于风能的不稳定性和捕获最大风能的要求,要求转子交流励磁电源不仅要有良好的变频输入、输出特性,而且要有能量双向流动的 能力. 4.期刊论文 章勇高.龚锦红.李健 双馈异步发电机应用于风力发电中的仿真研究 -华东交通大学学报2004,21(4) 介绍了双馈异步发电机的数学模型和基于变速恒频矢量控制的风力发电系统动态仿真模型的建立,对风电系统进行了特性分析和动态响应过程的仿真 研究,仿真表明这种基于变速恒频矢量控制风力发电系统对于电网电压和转速扰动的适应能力很强.研究结果为风力发电系统的进一步应用研究提供了可 靠的理论依据. 5.学位论文 胡菲凡 变速恒频双馈风力发电机控制策略研究 2009 目前，人类面临着能源和环境两大迫在眉睫的问题，因此利用可再生、绿色环保的能源，如风能、水能和太阳能等作为重要的清洁替代能源，对于 缓解近年来的问题具有重大意义，日益受到人们的重视。而风能独特的优点倍受各国学者关注，风力发电技术已成为竞相研究的热点。风力发电系统的 控制问题研究成了热门课题。 本文首先分析了当今世界各国风力发电的发展现况，介绍了我国的风力发电事业现状，在此基础上指出了本课题研 究和工作的意义。研究了以双馈异步发电机构成的风力发电系统，利用变速恒频控制提高风能的利用率，具有独立的有功、无功功率调节能力，并 可以改善电力系统的稳定性。 其次，详细分析了风能系统和双馈发电机的运行原理与特性，推导了其基于坐标变换的动态数学模型，为本文的研 究奠定了理论基础。基于定子磁链定向矢量控制策略，构建了双馈异步发电机的矢量控制系统，设计其中的电流环和转速环的PI调节器，实现了转子励 磁电压、电流和功率的解耦关系。 再而，研究了变速恒频风力发电系统的励磁控制，采用双PWM变换器可使转子励磁电源的输入输出特性更好，谐 波更小和实现能量的双向传输。分析了SVPWM的原理算法和网侧PWM变换器的数学模型，设计了基于电网电压矢量定向控制技术的网侧变换器的控制策略 ，实现网侧变换器交流侧功率因数调节和直流母线的电压控制。 最后，基于MATLAB/SIMULINK平台，建立了双馈异步发电机控制仿真模型和网侧 PWM变换器仿真模型。仿真结果表明，双馈发电机控制系统具有良好的动态控制性能；网侧PWM变换器具有低谐波，高功率因数，快速动态响应及能量双 向流动的特点，直流母线电压稳定，波动小，能够满足双馈发电机交流励磁的需要。 本文所研究的变速恒频风力发电系统采用基于定子磁场定向 的矢量控制和双PWM变换器协调控制为系统实现提供了良好的理论基础，具有很重要的实用意义。 6.期刊论文 张照彦.邓冠宇.王兴武.张松涛.Zhang Zhaoyan.Deng Guanyu.Wang Xingwu.Zhang Songtao 变速恒频 风电机组有功无功控制分析 -电力科学与工程2008,24(8) 分析并建立了双馈异步发电机的数学模型;在分析双馈异步发电机有功功率、无功功率解耦控制的基础上,给出了基于定子磁场定向控制策略的实现 方案;最后在STAR-90仿真支撑系统上对该控制方案进行了仿真实验.仿真实验结果表明,该控制策略能够有效地实现双馈异步发电机功率的解耦控制,对实 际风电机组的运行具有参考意义. 7.期刊论文 贺益康.周鹏 变速恒频双馈异步风力发电系统低电压穿越技术综述 -电工技术学报2009,24(9) 随着以变速恒频(VSCF)双馈异步发电机(DFIG)为主体的大型风力发电机组在电网中所占比例的快速提高,电力系统对并网风力发电机在外部电网故障 、特别是电网电压骤降故障下的不问断运行能力提出了更高的要求.本文首先分析了电网电压骤降对DFIG运行的影响,提出了DFIG风力发电系统低电压穿 越运行的控制目标,继而总结、评价了各种适合于DFIG风力发电系统的低电压穿越技术,最后指出了DFIG风电系统低电压穿越技术的优化方向,以期展示该 技术的最新进展及发展趋势. 8.期刊论文 张越雷.杨强.黄守道 变速恒频风电机组用双馈异步发电机的设计探讨 -电气应用2007,26(12) 从整个变速恒频双馈风力发电系统的角度,介绍了双馈异步发电机的设计思想和设计特点.详细探讨了双馈异步发电机与变频器参数的匹配、电机的 转子设计、谐波抑制以及有功无功的计算等问题.给出了双馈异步风力发电机的电磁设计程序,开发了基于数据库管理系统的电机设计软件.样机设计结果 表明了该程序的正确性和可靠性. 9.期刊论文 王立鹏.郭淑英.郭知彼.WANG Li-peng.GUO Shu-ying.GUO Zhi-bi 双馈异步发电机的矢量控制 -变流 技术与电力牵引2007(4) 双馈异步发电机采用交流励磁,利用矢量变换控制技术,综合改变双馈异步发电机转子励磁电流的相位和幅值,实现双馈异步发电机定子侧输出有功功 率和无功功率的解耦控制.改变双馈异步发电机转子励磁电流的频率,可实现发电机的变速恒频运行. 10.学位论文 付海涛 变速恒频风力发电系统的建模与仿真研究 2005 变速恒频风力发电技术因其高效性和实用性正受到越来越多的关注，有着良好的发展前景。本文致力于研究变速恒频风力发电技术，从分析其运行 机理入手，比较了定桨距、变桨距和变速恒频风力发电的区别，选定双馈式变速恒频方案：它在低风速阶段主要进行变桨距调节追求最大风能捕获，高 风速时通过控制双馈电机转子侧的电流，达到定子输出恒频和有功、无功的独立调节。变桨距风力机作为风能转换为机械能的设备，是风力发电系统的 重要组成部分，它与风电场风能资源的匹配问题直接影响到了风力发电系统的运行特性。本文以风能理论为基础，探讨了风力机组设备的选型问题，建 立起风速和风力机系统的数学模型。双馈异步电机是变速恒频风力发电系统的核心。本文分析了其基本运行特点，指出双馈发电机具有普通交流电机无 法比拟的优点；研究了稳态电路和功率平衡关系，并详细推导出M-T-0坐标系下的5阶状态方程，建立起定子磁链定向矢量控制系统，实现了定子有功和 无功的解耦控制，使电机控制简单化。变频器是双馈电机实现变速恒频运行的关键，本文选定了六脉波交-交变频器作为励磁电源。通过对其主电路结构 、余弦交截法和触发脉冲产生原理等的进一步分析，建立起六脉波交-交变频器的数学模型，并处理了与变频器与发电机的接口问题。最后，利用 Matlab6.5/Simulink5.0仿真软件，建立了系统各组成部分的仿真模型，并进行了仿真实验研究。仿真结果表明，所建模型是正确的，变速恒频风力发电 系统具有良好的运行特性。 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dlqb200906002.aspx 下载时间：2010年3月10日