变速恒频风力发电系统建模与仿真研究

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风能的利用是一种可以有效应对全球环境污染以及资源枯竭问题的办法,风能绿色、环保、可再生,风能的研究以及风能利用技术的发展受到全球的普遍关注。在风能利用技术领域,高效并且实用的变速恒频风电技术迅速推广,并且受到世界范围内的广泛关注。  双馈发电机是本文重点的课题研究对象,被认为是变速恒频双馈风电系统中的最核心的组成部分。在本文中,通过对双馈型异步发电机的结构、工作特性进行理论分析与研究,构建在三相静止坐标系以及两相旋转坐标系条件下,双馈型异步发电机的数学模型。通过对稳态条件下双馈型异步发电机的等效电路进行分析和研究,给出双馈型异步发电机在稳态条件下的功率平衡关系。  风力机的作用是,将空气总流动的风力能源,通过转化变为机械能进行利用。其被认为是变速恒频风电系统中的一个重要构成部分。风力机和风能的匹配对风电系统运行有着直接的影响。本文中通过对风能的分析与研究,构建风速以及风力机的数学模型,将其作为系统输入功率模块着重分析。  变频器是实现风电系统变速恒频运行,以及连接电网与双馈异步电机的重要连接环节。文章中通过分析对比,选用变频器为电压型双PWM变频器,将其作为双馈发电机的励磁电源。通过对电压型双PWM变频器稳态条件下主电路结构进行分析和研究,同时通过对电网侧PWM变流器以及电机侧PWM变流器控制策略的的研究,构建变频器的数学模型。  最后在Matlab软件中,根据分析研究所建立的数学模型,完成对变速恒频风电系统各组成部分的模型的建立,进而连接各个部分所搭建的模型,完成对变速恒频风电系统的一个整套的仿真模型的建立。在此基础上,针对变速恒频风电系统运行特性对建立的仿真系统运行仿真,全面分析研究仿真波形,为后续课题研究奠定基础。
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