文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
变速恒频风力发电系统的建模与仿真研究
姓名:付海涛
申请学位级别:硕士
专业:电机与电器
指导教师:杨长安
20050509
摘要
变速恒频风力发电技术因其高效性和实用性正受到越来越多的关注有着良好的
发展前景本文致力于研究变速恒频风力发电技术从分析其运行机理入手比较了
定桨距变桨距和变速恒频风力发电的区别选定双馈式变速恒频方案它在低风速
阶段主要进行变桨距调节追求最大风能捕获高风速时通过控制双馈电机转子侧的电
流达到定子输出恒频和有功无功的独立调节
变桨距风力机作为风能转换为机械能的设备是风力发电系统的重要组成部分
它与风电场风能资源的匹配问题直接影响到了风力发电系统的运行特性本文以风能
理论为基础探讨了风力机组设备的选型问题建立起风速和风力机系统的数学模型
双馈异步电机是变速恒频风力发电系统的核心本文分析了其基本运行特点指
出双馈发电机具有普通交流电机无法比拟的优点研究了稳态电路和功率平衡关系
并详细推导出 M-T-0 坐标系下的 5 阶状态方程建立起定子磁链定向矢量控制系统
实现了定子有功和无功的解耦控制使电机控制简单化
变频器是双馈电机实现变速恒频运行的关键本文选定了六脉波交-交变频器作为
励磁电源通过对其主电路结构余弦交截法和触发脉冲产生原理等的进一步分析
建立起六脉波交-交变频器的数学模型并处理了与变频器与发电机的接口问题
最后利用仿真软件建立了系统各组成部分的仿真模型
并进行了仿真实验研究仿真结果表明所建模型是正确的变速恒频风力发电系统
具有良好的运行特性

关键词风力发电变速恒频风力机双馈异步发电机交-交变频器矢量控制

I
ABSTRACT
Variable-speed constant-frequency (VSCF) wind power generation, because of its high
efficient porformance gets more and more attention. This thesis, beginning at analysis of
the operating mechanism, is devoted to detailed study on the technology of VSCF wind
power generation. Double-fed VSCF generating is selected after parison among the
fixed blade pitch scheme, the adjustable blade pitch scheme and the VSCF scheme, because
it can capture the maximum wind energy by adjusting the blade pitch when the wind
velocity is low and it can also ensure constant-frequency output, control stator active and
reactive power respective by regulating the current input into rotor windings when the wind
velocity is high.
As a part of a wind power system, the adjustable blade pitch wind turbine is the wind
energy conversion facility, whose matching with wind energy of the wind farm has great
influence upon the operating of the system. Based on the statistic theory of wind energy,
this thesis makes an elementary study on how to choose facilities of the wind energy
conversion system and builds up mathematical models of wind velocities and the wind
energy conversion system.
The double-fed genera