变速恒频双馈风力发电系统主控制器算法研究

摘要

在变速恒频双馈风力发电系统中，当控制风力发电机组在最优转速下运行时，风力发电机组输出最大的功率，最大限度的利用风能，提高了风力发电机组的运行效率，因此如何控制风力发电机组在这个最优的转速下运行的研究，即最大风能追踪方法的研究逐渐成为提高变速恒频风力发电效率的有效途径。 本文首先分析了变速恒频风力发电原理以及系统结构，研究了风力机的基本特性和功率调节原理，研究了双馈发电机的ABC的数学模型以及qd坐标系下的数学模型，由双馈发电机基本数学模型推导出双馈发电机的有功功率和无功功率关系。 研究了交流励磁变速恒频风力发电机组的四种运行状态以及最大风能捕获的过程，对两种最大风能捕获方法进行了详细的分析和比较研究，两种方法分别是直接转速控制法；跟踪最佳功率－转速曲线法。 利用MATLAB/SIMULINK平台，对以上理论分析进行对比仿真研究，在Matlab/Simulink环境自行建立风力机模型、DFIG模型、最大功率跟综算法模块以及整个系统的仿真模型，在搭建的系统仿真模型中，进行了基于上述的最大功率跟综算法的双馈风力发电系统的仿真研究，仿真结果验证了基于跟踪最佳功率－转速曲线法算法的变速恒频双馈风力发电系统能够快速的进行最大功率点跟踪，从而最大效率的利用风能。 最后研究了变速恒频双馈风力发电系统160kw实验平台的构成，研究了主控制系统硬件的选型和配置，研究了双馈风力发电实验系统运行状态流程控制软件结构，给出了软件结构图和具体实现程序图，同时给出了最大功率跟踪算法软件具体实现程序图。