风电机组控制器仿真测试系统的研究

【摘要】：随着风力发电技术的不断进步和发电容量的增加,变速恒频双馈型风力发电技术已成为风力发电系统的研究热点。目前研究风电机组多采用PSCAD和Matlab等仿真软件,本文基于风机测试仪软件部分,延续编程思路的基础上,双馈发电机模型采用转子电磁暂态过程的三阶模型,并且省略双PWM开关变化,从而简化了变频器模型；另外加入了电气控制部分励磁电流参考值的计算和桨距角控制部分桨距角参考值的计算,使风电机组模型更加完整。本文将控制系统传递函数框图写成微分方程,与风电系统其它部分(风速、风力机、变频器、双馈电机)数学模型组合成微分代数方程组,确定出微分变量和代数变量,用改进欧拉公式法编程求解,对空载并网控制、最大风能追踪控制、恒转速控制和恒功率控制四种运行区域进行仿真,仿真结果符合各个区域的控制目标；在此模型的基础上,加入了风电机组偏航控制系统,其中风速的改变对变速恒频风电机组的影响由风电机组电气控制部分解决,通过电气控制部分对转子励磁电流幅值、频率进行调整来实现定子端恒频输出,转速保持最佳转速；风速由偏航系统控制,采用基于功率检测的爬山算法对风向正逆向改变和风速改变风向不变三种情况仿真,结果证明此偏航算法有效,可以根据风向的改变调整叶轮偏转角度,使叶轮法线与风向平行,风力机吸收功率最大。 【关键词】：变速恒频 程序 欧拉公式 控制 偏航
【学位授予单位】：华北电力大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题背景9-12
• 1.1.1 风能的兴起和我国风资源分布9-10
• 1.1.2 变速恒频发电技术研究现状10-12
• 1.2 课题来源及论文主要内容12-16
• 1.2.1 风机测试仪12-14
• 1.2.2 论文创新点14
• 1.2.3 论文研究内容14-16
• 第2章 双馈感应发电机组数学模型16-29
• 2.1 风速模型16
• 2.2 风力机模型16-17
• 2.3 机械传动部分模型17
• 2.4 双馈异步发电机的数学模型17-21
• 2.4.1 三相静止坐标系与两相旋转坐标系的坐标变换18-19
• 2.4.2 两相同步速旋转坐标系下DFIG的数学模型19-21
• 2.5 双PWM模型21-23
• 2.6 控制部分模型23-27
• 2.7 双馈发电机的功率关系27-28
• 2.8 本章小结28-29
• 第3章 变速恒频风电机组仿真测试29-42
• 3.1 改进欧拉公式法29
• 3.2 风电机组数学模型方程组29-32
• 3.3 风电机组控制目标分析32-33
• 3.4 风电机组仿真测试33-41
• 3.4.1 空载并网控制仿真33-35
• 3.4.2 最大风能追踪控制仿真35-38
• 3.4.3 恒转速控制仿真38-39
• 3.4.4 恒功率控制仿真39-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章 风力发电机组偏航控制研究42-47
• 4.1 偏航系统功能42
• 4.2 偏航控制系统原理42-43
• 4.3 基于功率检测爬山算法的偏航控制策略43-44
• 4.4 基于功率检测爬山算法的仿真结果与分析44-46
• 4.5 本章小结46-47
• 第5章 总结与展望47-48
• 参考文献48-51
• 攻读硕士学位期间发表的论文51-52
• 致谢52

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