变速恒频双馈风力发电技术研究

摘要

随着风电机组容量的不断增大，提高机组运行效率成为风力发电技术研究的重要内容。可实现最大风能捕获的变速恒频双馈风力发电系统成为研究开发的热点。论文首先分析了风力机的运行特性及其最大风能捕获运行原理，为双馈发电机的控制策略的研究奠定了基础。接着分析了双馈发电机的结构特点、运行原理和能量关系，推导建立了其在三相静止和两相旋转坐标系下的数学模型，提出了为实现最大风能捕获和有、无功功率解耦控制的双馈发电机的定子磁链定向矢量控制策略。然后研究了满足双馈发电机转子能量双向流动要求的双PWM变频器及其控制策略。最后，建立了变速恒频双馈风力发电系统的仿真模型，通过仿真验证了理论、模型和控制策略的正确性、可行性。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1引言

1.2国内外风力发电发展现状与发展趋势

1.2.1世界及主要国家的风电发展现状

1.2.2我国风电发展现状

1.2.3国内外风力发电技术发展的趋势

1.3当前主流风力发电技术

1.4变速恒频交流励磁双馈风力发电机系统

1.5本文选题意义和研究内容

2风力机最大风能捕获运行原理及风力机的Matlab仿真模型研究

2.1风力机最大风能捕获运行原理

2.1.1风力机的运行特性

2.1.2风力机的最大风能捕获运行原理

2.2风力机的Matlab仿真模型

3变速恒频风力发电用双馈发电机的研究

3.1交流励磁双馈发电机的结构特点

3.2交流励磁双馈发电机的运行原理

3.3交流励磁双馈发电机的基本方程式、等效电路和时空矢量图

3.4交流励磁双馈发电机的能量关系

3.5交流励磁双馈风力发电机的数学模型

3.5.1三相静止A-B-C坐标系下交流励磁双馈发电机的数学模型

3.5.2坐标变换和变换矩阵简述

3.5.3两相任意旋转d-q-0坐标系下交流励磁双馈发电机的数学模型

4交流励磁双馈风力发电机的矢量控制策略研究

4.1交流励磁双馈风力发电机矢量控制的思路

4.1.1交流励磁双馈发电机矢量控制的目标

4.1.2交流励磁发电机的功率矢量控制

4.2交流励磁双馈风力发电机定子磁链定向矢量控制策略

4.2.1双馈发电机在定子磁链定向的两相同步旋转MT坐标系下的数学模型及特点

4.2.2定子磁链定向矢量控制策略

5变速恒频双馈风力发电用双PWM变频器的研究

5.1双PWM变频器的拓扑结构和基本原理

5.2网侧PWM变换器的数学模型

5.2.1网侧PWM变换器在三相静止坐标系A-B-C下的数学模型

5.2.2网侧PWM变换器在两相同步旋转坐标系d-q下的数学模型

5.3网侧PWM变换器的控制策略研究

6变速恒频双馈风力发电系统的仿真研究

6.1仿真中用到的几个模型的建立

6.1.1定子磁链观测器的Matlab仿真模型

6.1.2风力机的Matlab仿真模型

6.1.3有功功率指令信号P*生成模块的Matlab仿真模型

6.1.4电压补偿模块的Matlab仿真模型

6.1.5功率检测模块的Matlab仿真模型

6.1.6ABC-dq和dq-ABC坐标变换模块的Matlab仿真模型

6.1.7dt模块的Matlab仿真模型

6.2系统仿真模型

6.3仿真研究

6.3.1空载运行仿真

6.3.2并网过程仿真

6.3.3有功功率的调节过程仿真

6.3.4无功功率的调节过程仿真

7结论

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

附录

参考文献