兆瓦级双馈异步风力发电系统的仿真分析

         2 双馈风力发电机组的仿真模型
MATLAB中双馈异步风力发电机组的仿真模块包括：风速模型、变桨距风力机模型、双馈风力发电机模型、双PWM变流器模型、网侧和转子侧控制系统模型等【3】。鉴于风力发电机组的复杂性，本文仅给出网侧和转子侧控制系统的仿真模型。
      2.1 网侧变流器的矢量控制 
      双馈异步发电机网侧变换器的矢量控制仿真模型如图2所示。它由三相锁相环、3/2矢量变换、电流调节器、2/3矢量变换组成【4-6】。

      2.2 转子侧变流器的矢量控制
      双馈异步发电机组转子侧的矢量控制仿真模型如图2所示。它由3/2矢量变换、无功功率调节器、转矩控制器、最优转子q轴电流计算、电流调节器以及2/3矢量变换组成。

      3 仿真分析
      本文在MATLAB软件平台中搭建了额定风速11m/s,风机额定功率为1.5MW的风力发电系统仿真模型。仿真结果表明：本文所建立的风力发电机组在风速变化时，能够很好的跟踪最大风能，并能实现良好的有功、无功解耦控制。图2到图6分别为风速模型、发电机转速、有功和无功分量。

      4 结论
      本文分析了兆瓦级双馈风力发电机组的工作原理和数学模型，在MATLAB中采用结构化方法建立了1.5MW风电机组的仿真模型。该模型基于定子磁场定向的矢量控制方法，采用双PWM变流器，对大型并网风电机组的最大风能跟踪、有功和无功功率的解耦控制进行了仿真。仿真结果验证了控制系统的有效性，对控制系统的实用化具有重要的现实意义。
      参考文献
      [1] 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.
      [2] 惠晶. 新能源转换与控制技术[M]. 北京: 机械工业出版社, 2008.

     [3]孙蕾, 吴涛, 樊小伟,米增强. 双馈异步风力发电机组运行特性仿真分析[J]. 电力科学与工程,2009.6
     [4]陈昆明, 汤天浩, 陈新红等. 永磁半直驱风力机控制策略仿真[J]. 上海海事大学学报, 2008.12
     [5]Hopfensperger B. Stator-flux oriented control of a doubly fed induction machine with and without position encoder [J]. IEE Proc Electr Power Appl, 2000, 147 (4): 241-250.
     [6]李文静,熊光煜. 基于MATLAB的异步电动机矢量控制变频调速系统的仿真[J]. 电力学报, 2006.2
     作者简介：
     董红喜(1983-)，男，山西运城人，太原科技大学在读研究生，研究方向为风力发电的控制技术
     孙志毅(1959-),男，山西长治人，太原科技大学教授，博导，研究方向为控制理论与工程
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