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基于pscad变速恒频双馈风力发电系统的建模仿真

作　者: 张尧
导　师: 王维庆
学　校: 新疆大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 变速恒频交流励磁双馈发电机矢量控制并网运行
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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引　用: 1次
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内容摘要

常规能源储量有限、电力紧缺及环境恶化等问题日益突出,利用可再生清洁能源如风能,对于缓解能源匮乏及环境保护方面具有十分重要的意义。目前各种风力发电的技术方兴未艾,风力发电仿真模型都不统一,变速恒频交流励磁双馈风力发电系统具有诸多优点,所以本文围绕变速恒频交流励磁双馈风力发电系统建模及其相关控制技术展开研究。本文研究的主要内容分为四个层面:(1)介绍风力机的构成,给出风力机的数学模型,并对变桨距控制系统建模,采用变桨距控制可以优化变速恒频双馈发电机的输出功率,提高风能利用效率。变桨距控制也是实现变速恒频风力发电系统的有机组成部分。(2)运用电机学基本原理,研究变速恒频双馈风力发电机组的数学模型,包括风速模型、双馈发电机模型,介绍了双PWM变频器的拓扑结构、基本工作原理、控制策略。(3)采用优秀的电力系统仿真软件pscad/emtdc,以建立的数学模型为基础搭建风速模型、风力机模型、变速恒频双馈风力发电机的仿真模型。采用定子磁场定向控制可实现系统有功功率、无功功率的独立调节,满足电网对无功的需要。也使电机控制简单化,达到直流电机的控制效果。仿真结果表明了控制策略的正确性。(4)变速恒频双馈风力发电系统接入电网后,当电网发生故障时在这主要考虑的是电网电压跌落时,通过建模仿真证明变速恒频双馈风力发电系统可以向电网发出无功,对电压起到一定的补偿作用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-16
  1.1 选题目的、意义  9-10
  1.2 风力发电技术和建模的研究现状  10-14
    1.2.1 风力发电技术研究现状  10-13
    1.2.2 风力发电建模的研究现状  13-14
  1.3 本论文章节内容和采用方法  14-16
    1.3.1 论文章节内容的具体安排  14-15
    1.3.2 本论文主要采用的研究方法  15-16
第二章风力机及变桨距控制  16-22
  2.1 风力机的结构形式及组成  16
  2.2 风力机的变桨距控制  16-18
  2.3 风力机模型  18-20
    2.3.1 风力机的特性系数  18-19
    2.3.2 风力机数学模型  19-20
  2.4 变桨距控制器模型  20-22
第三章变速恒频双馈风力发电系统的数学模型和控制策略研究  22-43
  3.1 风速数学模型  22-23
  3.2 双馈发电机模型  23-31
    3.2.1 a-b-c 坐标系中交流励磁双馈发电机的数学模型  24-26
    3.2.2 旋转坐标dq 轴下的交流励磁双馈发电机数学模型  26-27
    3.2.3 双馈发电机的矢量解耦控制  27-31
  3.3 控制系统中双PWM 变换器的控制策略研究  31-37
    3.3.1 双PWM 变换器原理  31-32
    3.3.2 网侧PWM 变换器及其控制  32-34
      3.3.2.1 网侧PWM 变换器控制概况  32-33
      3.3.2.2 网侧PWM 变换器的控制策略的研究  33-34
    3.3.3 转子侧变换器及其控制  34-37
      3.3.3.1 电流控制模式  34-36
      3.3.3.2 速度控制模式  36-37
  3.4 变速恒频双馈风力发电系统的并网运行  37-43
第四章变速恒频双馈风力发电系统的建模与仿真分析  43-51
  4.1 仿真软件 PSCAD/EMTDC 的简介  43-45
  4.2 风速仿真模型  45
  4.3 风力机仿真模型  45-46
  4.4 双馈风力发电系统仿真模型  46
  4.5 变速恒频双馈风力发电系统的仿真结果及分析  46-51
第五章变速恒频双馈风力发电系统低电压穿越技术  51-59
  5.1 电网电压跌落时DFIG 的响应特性  51-58
  5.2 电网电压跌落的检测技术  58-59
第六章总结与展望  59-60
参考文献  60-64
致谢  64

基于pscad变速恒频双馈风力发电系统的建模仿真

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