变速恒频风力发电系统的运行控制及仿真分析

发布时间：2021-04-16 13:41

　　在人类面临能源、环境两大紧迫问题的今天，被人们誉为绿色、环保的能源，如风能，水能以及太阳能等洁净能源的利用日益受到人们的重视。风能作为一种可再生的清洁能源，具有巨大的商业潜力和环保效益。我国的风能资源丰富，可利用的潜能很大，大力发展风电、水电是我国长期的能源政策。 风力发电的快速发展已有将近20年的历史，其中基于变速恒频技术的交流励磁风力发电机的发电方案已经成为风力发电的一大重点课题。采用变速恒频技术后可大大提高风能的利用率，改善电力系统的稳定性。由于转子转速可调、具有独立的有功、无功调节能力，特别适用于风力发电、抽水蓄能电站等场合。 本文首先全面介绍了应用于变速恒频风力发电系统的电机—双馈电机（工作在发电状态时也叫做交流励磁发电机）的基本原理以及各种工作状态。重点分析了双馈电机作变速恒频运行时的工作原理，阐述了其与同步发电机、异步发电机的不同之处，分析了其能量平衡关系，得出了电机在A—B—C坐标系下的数学模型；通过坐标变换，详细推导了双馈电机在两相同步旋转d—q坐标系下的动态数学模型，利用电机定子磁场定向的矢量控制技术，并结合最大风能捕获原理，构建了其有功功率 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 世界风力发电的现状与发展趋势
        1.1.2 我国风力发电的现状与发展趋势
    1.2 风力发电系统的特点、组成及其技术发展的概述
        1.2.1 风力发电的特点及其系统的构成
        1.2.2 风力发电系统技术发展的概述
        1.2.3 变速恒频风电技术的国内外研究现状
        1.2.4 双馈电机组成的变速恒频风电系统
    1.3 未来风电技术的发展前景
    1.4 本文的研究内容及选题意义
    1.5 本章小结
第二章 双馈电机的基本理论和相关特性分析
    2.1 双馈电机的基本理论概述
        2.1.1 概述
        2.1.2 双馈电机的基本结构和工作原理
        2.1.3 双馈电机能量流动与平衡关系
        2.1.4 双馈电机的几种异步运行状态及其功率流动关系的对比分析
        2.1.5 双馈电机在同步运行状态下的工况分析
    2.2 双馈电机的数学模型
        2.2.1 A-B-C坐标系中双馈电机的数学模型
        2.2.2 坐标变换技术简述
        2.2.3 d-q-0坐标系中双馈电机的数学模型
    2.3 本章小结
第三章 双馈电机励磁系统矢量控制策略
    3.1 矢量控制概述
    3.2 双馈电机励磁系统矢量控制策略及仿真分析
        3.2.1 双馈电机矢量控制策略
        3.2.2 双馈电机功率矢量控制
        3.2.3 双馈发电机电磁转矩矢量控制
        3.2.4 双馈电机矢量控制定子磁链观测器的Simulink实现
    3.3 双馈电机矢量控制模型
        3.3.1 双馈电机矢量控制模型
        3.3.2 双馈电机矢量控制系统仿真
    3.4 本章小结
第四章 最大风能捕获及双PWM变频器协调控制原理
    4.1 变速恒频风力发电系统的构成
    4.2 交流励磁变速恒频风力发电系统的数学模型
        4.2.1 风速数学模型
        4.2.2 风力机数学模型
        4.2.3 风力机输出功率特性
    4.3 最大风能捕获的控制原理
    4.4 励磁系统变频器的概述
        4.4.1 变频器的分类和选择
        4.4.2 几种常用变频器介绍
        4.4.3 变频器基本原器件的选择
    4.5 网侧三相电压源型 PWM变频器的协调控制策略
        4.5.1 三相 PWM变频器数学模型
        4.5.2 三相 PWM变频器的控制策略
        4.5.3 三相 PWM变频器矢量控制模型
    4.6 本章小结
第五章 变速恒频风力发电机组的仿真
    5.1 风力机仿真模型及参数设置
        5.1.1 风力机仿真模型
        5.1.2 功率特性及参数设置
        5.1.3 风力机特性仿真
    5.2 变速恒频风力发电机组系统仿真
        5.2.1 系统仿真模型及仿真参数设置
        5.2.2 亚同步速发电状态的系统仿真
        5.2.3 同步速发电状态的系统仿真
        5.2.4 超同步速发电状态的系统仿真
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]交流励磁变速恒频风力发电机的运行控制及建模仿真[J]. 刘其辉,贺益康,张建华.  中国电机工程学报. 2006(05)
[2]双馈感应变速恒频风力发电机控制系统研究[J]. 李健,李华德.  电气传动. 2004(04)
[3]交流励磁变速恒频风电系统运行研究[J]. 贺益康,郑康,潘再平,刘其辉.  电力系统自动化. 2004(13)
[4]变速恒频风力发电机用交流励磁电源的研究[J]. 赵仁德,贺益康,黄科元,卞松江.  电工技术学报. 2004(06)
[5]大型变速恒频风力发电机组建模与仿真[J]. 李晶,宋家骅,王伟胜.  中国电机工程学报. 2004(06)
[6]国际风力发电的现状及展望[J]. 齐丽丽.  辽宁气象. 2003(04)
[7]变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术研究[J]. 林成武,王凤翔,姚兴佳.  中国电机工程学报. 2003(11)
[8]双馈变速恒频风电系统矢量控制分析[J]. 孟强,潘建,孟丽.  节能. 2003(11)
[9]对我国风电发展战略及政策措施的思考[J]. 刘文强.  可再生能源. 2003(05)
[10]并网双馈发电机电网电压定向励磁控制的研究[J]. 李辉,杨顺昌,廖勇.  中国电机工程学报. 2003(08)

硕士论文
[1]变速恒频风力发电用双PWM变换器的协调控制[D]. 陆城.中国科学院研究生院（电工研究所） 2004
[2]变速恒频交流励磁风力发电机系统及其控制原理研究[D]. 艾斯卡尔.河海大学 2004



本文编号：3141538