变速恒频发电机矢量控制系统仿真分析

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无源性的变速恒频双馈风力发电机控制仿真研究建模图

3 w
[w]
L_RL
Vq
Discrete-Time Ki_volt 0 9 Vmeas boolean
[w]
Ki Hold Reset
6 Theta_PLL
sin
dq0_to_abc Transformation
I
Integrator
Out
cos
[w_wr]
Llr+Lm
[Iqr_ref] [w_wr]
E
2 Qref angle_rotor_rad PQ_pu [PQ_pu]
Electromagnetic torque Te (pu) Rotor current ir_c (pu)
Vabc_rotor_pu
E
Qref_pu
[angle_rotor_rad] [wr] wr
[Iabc_rotor] [Pitch_deg] Pitch_deg
[Iabc_stator]
[Tem] Continuous powergui [Tm]
Tem_pu
[Vabc_B1]
Vabc_stator_pu Tm_pu
D
[Vabc_B1]
[Iabc_stator] <Rotor speed (wm)>
Rotor angle thetam (rad)
[Vabc_grid_conv]
Iqr_ref limit
sqrt
1 Iq_ref Iq_ref
Iq_ref
Vd_ctrl_grid_conv
0-Mod_index_max_grid 5 Vdc
Iqrlim
[Vdc]
Id
Demux
Idqr 4 1

变速恒频风力发电机组建模、仿真及其协调优化控制的开题报告

变速恒频风力发电机组建模、仿真及其协调优化控制的开题报告一、课题背景随着世界发展的需求以及环保意识的不断增强，清洁能源的应用越来越为人们所关注。

其中，风能在不污染环境的前提下，能够提供可靠稳定且可预测的电能，成为清洁能源的重要组成部分。

在风力发电中，变速恒频技术是当前应用比较广泛的一种技术。

它通过对风力发电机的轴速进行调整来控制输出功率，从而适应不同的风速条件。

然而，变速恒频风力发电系统本身也存在着一些问题。

例如，转子振动、电网电压波动、电力系统的稳定性等方面都需要进行优化控制。

因此，针对变速恒频风力发电系统的建模仿真以及协调优化控制具有较高的研究价值。

二、研究内容本课题的主要研究内容包括：1. 变速恒频风力发电机组的建模：通过分析变速恒频风力发电机组的结构和工作原理，建立相应的数学模型，包括机械模型、电气模型和控制模型。

2. 变速恒频风力发电机组的仿真：利用Matlab/Simulink等仿真软件，对所建立的数学模型进行仿真，验证模型的正确性和可行性。

3. 协调优化控制策略：设计协调优化控制策略来克服电力系统中存在的问题，包括电网电压波动、电力系统的稳定性等方面。

4. 优化控制方案的实现：将协调优化控制方法应用到实际变速恒频风力发电系统中，验证其有效性和鲁棒性。

三、研究意义通过对变速恒频风力发电机组进行建模、仿真和协调优化控制，可以实现对风力发电系统的优化控制，提高风力发电系统的性能和效率，减少对电网的影响，并推动清洁能源的发展。

同时，本课题的研究结果可以为其他相关领域的研究提供参考，如微电网和智能电网等。

四、研究方法本课题的研究方法主要包括：1. 理论分析方法：通过对变速恒频风力发电机组的机械、电气和控制等方面进行详细的理论分析，建立相应的数学模型。

2. 数值仿真方法：利用Matlab/Simulink等仿真软件对所建立的数学模型进行仿真，验证模型的正确性和可行性。

3. 实验方法：将协调优化控制方法应用到实际变速恒频风力发电系统中，通过实验对优化控制方案进行验证。

变速恒频双馈电机风力发电系统的研究与仿真分析

图３－４网侧ＰＷＭ整流器系统的控制策略框图………………………．．３２
图３－５‘ｑ电流内环简化结构……………………………………．３３
图３－６电压外环控制的简化结构…………………………………３３
图３－７坐标变换系统…………………………………………．３５
图３－８定子磁链定向下的变速恒频风力发电矢量控制系统框图…………．３７
图２—６双馈电机的两种工作状态…………………………………１６
图２—７双馈电机并网等效电路…………………………………．．１７
图２－８双馈电机时空矢量图……………………………………．１７
图２—９利用叠加原理的等值电路分解……………………………．．１８
亚同步速发电状态
超同步发电状态…………．．２２
图２－１０双馈电机处于发电状态的两种工况…………………………２２
ａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｅｎｅｒｇｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｔｏｍｅｅｔａｎｄ
ｇｒｉｄ·ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｗｉｎｄｇｅｎｅｒａｔｏｒｍｕｓｔｂｅｒｕｎｎｉｎｇｗｉｔｈＶＳＣＦ．ＡｎｄｔｈｅＶＳＣＦｏｆＤＦＩＧａｒｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｂｙｃｏｎｔｒｏｌｉｎｇｔｈｅｔｈｅｒｏｔｏｒｓｉｄｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ｔｈｅｐａｐｅｒａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃｏｍｐａｒｅｓｔｈｅｓｕｉｔａｂｌｅｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｏｆｄｏｕｂｌｙ－ｆｅｄｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｅｖａｒｉｏｕｓｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ，ＳｅｌｅｃｔｔｈｅｄｕａｌＰＷＭｃｏｎｖｅｒｔｅｒａｓａｄｏｕｂｌｙ—ｆｅｄｍｏｔｏｒＥｘｃｉｔａｔｉｏｎｃｏｎｖｅｒｔｅｒ．，ｔｈｅｐａｐｅｒｓｅｔｓｕｐａｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｇｒｉｄ－ｓｉｄｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒ．ｂａｓｅｏｎｔｈｅｇｒｉｄｖｏｌｔａｇｅｖｅｃｔｏｒｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ，ｄｅｄｕｃｅｔｈｅｇｒｉｄｓｉｄｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｆｏｒｄｏｕｂｌｙ－ｆｅｄｍａｃｈｉｎｅ，ｂａｓｅｏｎｔｈｅｄｑａｘｉｓｍａｔｈｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌ，ｏｆｔｈｅＤＦＩＧ，ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｄｕａｌｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｒｏｔｏｒｓｉｄｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｏｎｔｈｅｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｓｔａｔｏｒｆｌｕｘ，ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆＤＦＩＧ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｎｏ－ｌｏａｄａｎｄｌｏａｄ．ａｎｄｄｒａｗｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｄｉａｇｒａｍ．ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌ，ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｏｆＤＦＩＧ，ｔｈｅｒｏｔｏｒｓｐｅｅｄａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉＳｅｓｓｅｎｔｉａｌ，ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｎｓｏｒｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．ｆｏｒｓｐｅｅｄｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓｈａｓａｖｅｒｙｇｏｏｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎＶＶＶＦ，

变速恒频双馈风力发电机矢量控制研究的开题报告

变速恒频双馈风力发电机矢量控制研究的开题报告一、研究背景目前，风力发电技术已经成为可再生能源发电领域中的重要一员。

然而，风能资源的不确定性以及风力发电机组的动态响应、颤振等性能问题仍然需要得到研究和解决。

为了提高风力发电机组的运行效率和可靠性，必须采用更加先进的控制策略。

变速恒频双馈风力发电机是目前应用最广泛的一种风力发电机。

然而，该类型风力发电机的矢量控制实现方法还存在一些问题，如控制精度不高、过渡过程不稳定等。

因此，本课题选取变速恒频双馈风力发电机作为研究对象，通过研究矢量控制技术，提高该类型风力发电机的运行效率和可靠性。

二、研究目的本课题旨在研究变速恒频双馈风力发电机的矢量控制技术，解决其控制精度不高、过渡过程不稳定等问题，从而提高风力发电机组的运行效率和可靠性。

三、研究内容本课题研究内容包括以下几个方面：1. 变速恒频双馈风力发电机的基本原理和结构特点：主要研究变速恒频双馈风力发电机的结构、工作原理、电气参数等方面的知识。

2. 变速恒频双馈风力发电机矢量控制原理：采用矢量控制技术，对变速恒频双馈风力发电机进行控制，研究控制原理和模型。

3. 变速恒频双馈风力发电机矢量控制算法：针对存在的问题，设计适合该类型风力发电机的控制算法，提高控制精度和稳定性。

4. 变速恒频双馈风力发电机矢量控制仿真实验：通过建立仿真模型，对所设计的矢量控制算法进行仿真实验，并进行分析和评估。

四、研究意义本课题的研究成果可以提高变速恒频双馈风力发电机的运行效率和可靠性，降低风力发电成本，促进风力发电技术的进一步发展。

同时，本课题的研究也具有一定的理论研究价值和应用价值，可为其他类型风力发电机的控制策略设计和优化提供参考。

五、研究方法和技术路线本课题的研究方法主要包括理论分析、仿真实验、实验验证等。

具体步骤如下：1. 理论分析：分析变速恒频双馈风力发电机的工作原理和控制策略，建立控制模型。

2. 矢量控制算法设计：设计适合该类型风力发电机的控制算法，提高控制精度和稳定性。

基于PSCAD_EMTDC变速恒频风电机组控制系统仿真

基于PSCAD E M T DC变速恒频风电机组控制系统仿真①张开明(盐城师范学院物理系,盐城224002)摘要:控制系统使变速风电机组具有了诸多优越性能,同时也在很大程度上决定了变速风电机组的运行特性,准确模拟控制系统的工作特性是建立变速风电机组动态模型的关键。

为此,以电磁暂态仿真软件PSCAD E M TDC为平台,应用电机矢量控制原理与P I调节器串联校正等方法建立了基于双馈电机的变速风电机组控制系统,并依据变速风电机组控制目标的要求校验了控制系统性能,验证了控制系统的有效性。

关键词:变速风电机组;双馈电机;控制系统;动态模型中图分类号:TM315;TM301.2 文献标志码:A 文章编号:100328930(2008)0320070207Si m ula tion of the Var i able-speed Con stan t-frequency W i nd Turb i ne Con trol System Ba sed on PSCAD E M T DCZHAN G Kai2m ing(D ep artm en t of Physics,Yancheng T eachers U n iversity,Yancheng224002,Ch ina)Abstract:T he con tro l system no t on ly p rovides the variab le speed w ind tu rb ine(V S W T)som e avdan tages bu t also decides its operating characteristics.Si m u lating the con tro l system’s perfo rm ance accu rately is the key of the dynam ic modeling fo r V S W T.Based on the model lib rary of PSCAD E M TDC,the con tro l system of V S W T is estab lished u sing the m ethod of vecto r con tro l p rinci p le and serial co rrecti on of P I regu lato r,and the perfo rm ance of w h ich is verified acco rding to the con tro l requ irem en ts of V S W T.T he resu lts p rove the validity of the p ropo sed con tro l system.Key words:variab le speed w ind tu rb ine(V S W T);doub ly fed generato r;con tro l system;dynam ic model 随着研究、制造与应用水平的不断提高,风力发电机组的主流机型从以往采用鼠笼式感应电机的固定转速风电机组发展到当今基于双馈异步电机(doub ly fed inducti on generato r,D F IG)的变速风电机组。

变速恒频双馈风力发电系统的仿真分析

3. 1 双馈发电机的矢量控制
为实现 d, q轴变量之间的解耦 ,本文采用定子
磁场定向
,即以同步速旋转
ω 1
的坐标轴
d轴与定子
总磁链 Ψs 相重合 ,则有 :
ψ ds
=
ψ s
,ψqs
=0
(9)
q轴与电压矢量轴重合 ,则有 :
uds = 0 uqs = Us
( 10 )
(10)式中 , Us 为定子电压矢量幅值 ,为常数。将式
ω 2
=
ω 1
-
ω r
(8)
式中下标 s, r, d, q分别代表定子量、转子量、d
轴分量和 q轴分量 , p为微分算子 , L s , L r , Lm 为定、转子等效电感和互感 ,ω1 、ωr、ω2 分别为电机同步角
速度、转子电气角速度和转差角速度。
3 双馈发电机的矢量控制及系统仿真模型的建立
第 8卷第 12期 2008年 6月
167121819 (2008) 1223297204
动力技术
科学技术与工程
Science Technology and Engineering
Vol. 8 No. 12 June 2008
Ζ 2008 Sci. Tech. Engng.
3. 2 系统仿真模型的建立利用 M atlab / Simulink 建立整个变速恒频双馈
风力发电系统仿真模型 ,如图 3 所示。其中的风力机仿真模块采用 M atlab7. 1 中固有的风力机模块
( Sim ulink / sim power system s / app lication libraries/ distributed resources/ w ind turbine) ,其展开图如图 2 所示。双馈发电机参数设置如下 : rs = 0. 049 Ω , rr = 0. 051Ω , Xs = 0. 056Ω , X r = 0. 048Ω , np = 2, f1 = 50 Hz, U1 = 6 kV , P = 1 900 kW。

变速恒频发电机矢量控制系统的建模和仿真

-
L
2 m
;
b5
= Λp/
J ; a1
= ω1 L s L r
-
ω2
L
2 m
;
a2
=
L r L m (ω1
-
ω2 ) ; a3
=
L s L m ( ω1
-
ω2 ) ; a4
=
ω1
L
2 m
-
ω2 L s L r ; a5 =
1. 5 pL m b5 . 1. 2 矢量控制模型
变速恒频发电机矢量控制系统框图如图 1 所
朴光浩辜承林黄东阳
(华中科技大学电气与电子工程学院 , 湖北武汉 430074)
摘要 : 以绕线式异步电机为研究对象 ,采用定子电压矢量控制约束 ,建立了转子交流励磁变速恒频发电机的矢量控制模型 ,并基于 MA TL AB/ Simulink 平台构建了系统的仿真模型. 仿真结果和分析表明 ,转子交流励磁电流实行矢量控制的变速恒频发电机能实现机电之间的充分解耦 ,发电机定子电压 (或电流) 的频率和相位与转子的实际转速无关 ,实现理论上机电之间的柔性连接 ,对高品质柔性电力系统的研究和机电系统的建模仿真亦具有参考价值. 关键词 : 变速恒频 ; 矢量控制 ; 仿真中图分类号 : TM343 文献标识码 : A 文章编号 : 167124512 (2007) 0620060204
0 - Lm 0 Ls 0
0
0
0 0 b5
rs L r
- a1
rr L m
a2 0
a1
A =-
1 Λ
rs L m
a3
rs L r - a3 rs L m
- a2 rr L s - a4

大型变速恒频风力发电机组建模与仿真

大型变速恒频风力发电机组建模与仿真一、本文概述随着全球能源需求的日益增长，以及环保和可持续发展理念的深入人心，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，正受到越来越多的关注。

大型变速恒频风力发电机组作为风力发电的核心设备，其性能直接影响到风电场的运行效率和经济效益。

因此，对大型变速恒频风力发电机组进行建模与仿真研究，具有重要的理论价值和实践意义。

本文旨在探讨大型变速恒频风力发电机组的建模与仿真技术。

文章将介绍风力发电的基本原理和大型变速恒频风力发电机组的基本结构。

接着，重点论述数学建模的理论框架和关键模型，如空气动力学模型、机械动力学模型、电力电子转换模型等。

在此基础上，将讨论仿真方法和技术，包括系统仿真、控制算法仿真以及性能评估等方面。

通过具体案例分析，展示建模与仿真技术在大型变速恒频风力发电机组设计、优化和运行控制中的应用。

本文的研究不仅有助于深入理解大型变速恒频风力发电机组的运行机制和性能特性，也为风电场的规划、设计、运行和维护提供了有力支持。

研究成果还可为风力发电技术的发展和创新提供有益参考。

二、风力发电机组的基本原理与结构风力发电机组是利用风能转换成电能的设备，其基本原理和结构是风力发电技术的核心。

风力发电机组主要由风轮（也称为风力机或风叶）、齿轮增速箱、发电机、偏航系统、塔架、控制系统等部分组成。

风轮是风力发电机组的核心部件，它由一组或多组风叶组成，通常呈水平轴或垂直轴布置。

当风吹过风叶时，风叶受到风力的作用开始旋转，将风能转化为风轮的机械能。

风轮旋转的速度与风速成正比，但由于风速的不稳定性，需要通过齿轮增速箱将风轮的旋转速度提高到发电机可以接受的范围内。

发电机是将机械能转换为电能的设备，风力发电机组中常用的发电机主要有同步发电机和异步发电机两种。

发电机的工作原理是通过电磁感应产生电能，当风轮通过齿轮增速箱驱动发电机转子旋转时，发电机的定子中就会产生感应电动势，从而将机械能转换为电能。

变速恒频双馈风力发电系统仿真研究

变速恒频双馈风力发电系统仿真研究变速恒频风力发电双馈异步发电机双PWM型变换器1引言风力发电是利用风能的一种有效形式，受到了广泛的关注。

和常规风力发电系统相比，变速恒频双馈风力发电系统具有功率因数可调、效率高等优点，同时变换器连接在转子回路，仅处理双向流动的转差功率，不仅具有变换器体积小、重量轻、成本低的特点，更可实现机电系统的柔性连接。

本文采用DFIG功率控制来实现最大风能追踪的实施方案。

基于最大风能追踪的需要，将磁场定向矢量控制技术应用到DFIG运行控制上，形成了基于定子磁链定向的DFIG有功、无功功率解耦控制策略；采用双PWM型变换器作为转子的励磁电源，基于电网电压定向矢量控制技术，实现了网侧变换器交流侧单位功率因数控制和直流环节电压控制。

在建立双馈风力发电系统仿真模型基础上，对整个系统进行了仿真分析，验证了该方案的正确性和可行性。

2 变速恒频双馈风力发电机的运行原理双馈型异步发电机（DFIG）采用绕线转子感应发电机，定子直接接电网，在转子侧施加交流励磁来控制发电机的转矩。

由DFIG实现的交流励磁，可以通过调节励磁电流的幅值、频率和相位实现灵活的控制；改变转子励磁电流的频率，DFIG可以实现变速恒频控制；改变转子励磁电流的相位，可以调节有功功率和无功功率[1][2]。

本文采用双PWM变换器作为DFIG转子励磁电源系统，如图1所示。

两个三相电压源型PWM 全桥变换器采用直流链连接，靠中间的滤波电容稳定直流母线电压。

转子侧变换器向DFIG的转子绕组馈入所需的励磁电流，实现DFIG的矢量控制及输出解耦的有功功率和无功功率进而实现可逆运行。

网侧变换器在实现能量双向流的同时，控制着直流母线电压的稳定，以及对网侧的功率因数进行调节。

图1 变速恒频双馈风力发电系统框图3双馈异步发电机的数学模型为了实现双馈电机的高性能控制，采用磁链定向的矢量变换技术，通过坐标变换和磁链定向，将DFIG定子电流分解成相互解耦的有功分量和无功分量分别控制，从而实现有功功率和无功功率的解耦控制。

变速恒频双馈风力发电机的矢量控制研究

ＥｌｃｒｃＰｏｒｅｔｗｅ，Ｓｈｇｉ２００９ｉａｎｈａ００，Ｃｈｎｉａ；
２ｏｅｅｏｃａｒｉｎｉｅｉｇ＆ＡｔｍｔｎＳａｇａ而．ＣｌｇＭｅｈｔｎｃＥｇｎｅｎｌｆｏｓｒｕｏａｉ，ｈｎｈｉｏｅ
ＦｒｑｎｙＳｓｅｏｕｌ－ｅｅｅａｏｅｕｅｃｙｔｍｆｒＤｏｂｙｆｄＧｎｒｔｒ
ＭＥＩＢａ — ｈｎ’ ｉｓａｒ
．
ＴＡＮＧｎ —ｅｇＬｉｇｆｎ
（．Ｓｈｏｏｌｔｃｏｅ１ｃｏｌｆＥｅｒｗｒ＆Ａｔａｉｎｉｅｎ，ｈｎｈｉｎｖｓｙｏｃｉＰｕｏｔｎＥｇｎｒｇＳａｇａｉｒｔｆｍｏｅｉＵｅｉ
，ｈｎｈｉ２０７，Ｃｉ）Ｓａｇａ００２ｈｎａ
ＡｂｔａｔＶａａｌｐｅｏｔｎｅｕｎｙｗｉｄｇｎｒｔｎｉｒｎｆｗｉｄｇｎｒｔｏｙｔｍ．ｓｒｃ：ｉｒｂｅｓｅｄｃｎｓａｔｆｑｅｃｎｅｅａｉｓａｔｅｄｏｎｅｅａｉｎｓｓｅｒｏＴｈａｆｄｕｌ —ｅｎｄｇｎｒｔｎｓｓｅｉｎｌｓｄａｄｔｅｓａｏｕｒｅｔｄｖｃｏｏｔｏｅｆｍｅｏｏｂｙｆｄｗｉｅｅａｉｙｔｍｓａａｙｅｎｈｔｔｒｆｘｏｎｅｅｔｒｃｎｒｌｌｏｌｉｓｒｔｇｆｄｕｙ— ｄｇｎｒｔｒｉｌｏａｌｚｄｆｒｔｅｌａｉｎｏｘｍｕｗｉｄｅｅｇａｕｒｔａｅｙｏｏｂｌｆｅｅａｏｓａｓｎａｙｅｏｈｅｒａｉｔｆｍａｉｍｎｎｒｙｃｐｔｅｅｚｏａｄｄｃｕｌｎｏｔｏｆａｔｅａｅｃｉｅｐｗｅｎｅｏｐｉｇｃｎｒｌｏｃｉｎｄｒａｔｖｏｒ，ｖｒｆｉｇｔａｉｉｙａｄｆａｉｉｉｙｏｏｒｌｖｅｙｎｈｅｖｌｄｔｎｅｓｂｌｔｆｃｎｔｏｉｓｒｔｇｈｏｈｓｍｕａｉｎ，ｌｙｎｈｏｅｉａｏｎａｉｎｆｒｆｔｅｅｅｒｈ．ｔａｅｔｒｕｇｉｌｔｏｙａｉｇａｔｅｒｔｃｌｆｕｄｔｏｕｒｈｒｒｓａｃｏＫｅｒ：ｖｒａｌ－ｐｅｏｔｎ — ｅｕｅｙ；ｄｕｂｙ— ｄｇｎｒｔｒｅｔｒｃｎｒｌｉｌｔｏｙｗｏｄｓａｉｂｅｓｅｄｃｎｓａｔｆｑｎｃｒｏｌｆｅｅａｏ；ｖｃｏｏｔｏ；ｓｍｕａｉｎｅ

基于PSCAD的变速恒频双馈风力发电系统建模与控制研究

基于PSCAD的变速恒频双馈风力发电系统建模与控制研究一、本文概述随着全球能源结构的转型和可再生能源的大力发展，风力发电作为清洁、可再生的能源形式，已在全球范围内得到了广泛应用。

变速恒频双馈风力发电系统作为风力发电技术的一种重要形式，其运行效率、稳定性及经济性对于风力发电的可持续发展具有重要意义。

因此，本文旨在基于PSCAD仿真平台，对变速恒频双馈风力发电系统进行建模与控制研究，以期为提高风力发电系统的运行性能提供理论支持和实践指导。

本文首先介绍了风力发电技术的发展背景及变速恒频双馈风力发电系统的基本原理，为后续研究提供了理论基础。

随后，详细阐述了基于PSCAD的变速恒频双馈风力发电系统建模过程，包括风力机模型、双馈发电机模型、控制系统模型等的建立与参数设置。

在此基础上，本文重点研究了变速恒频双馈风力发电系统的控制策略，包括最大功率点追踪控制、转子侧变换器控制、电网侧变换器控制等，并通过仿真实验验证了控制策略的有效性。

本文对变速恒频双馈风力发电系统的运行性能进行了评估，包括系统稳定性、动态响应、电能质量等方面的分析。

通过对比分析不同控制策略下的仿真结果，本文得出了最优控制策略的选择依据，为实际工程应用提供了参考。

本文的研究成果对于推动变速恒频双馈风力发电技术的发展和应用具有重要意义。

二、变速恒频双馈风力发电系统原理及特点变速恒频双馈风力发电系统是一种先进的风力发电技术，其核心原理是利用双馈感应发电机（DFIG）实现变速恒频运行。

在风力发电中，风速的随机性和不稳定性使得发电机转速不断变化，而电网的频率则要求稳定。

因此，如何实现变速恒频运行是风力发电技术的关键之一。

双馈感应发电机是一种特殊的感应电机，其定子直接与电网相连，而转子则通过变频器与电网相连。

当风速变化时，发电机的转速会相应变化，但通过调整变频器的输出电压和频率，可以保持定子侧输出的电压和频率恒定，从而实现变速恒频运行。

高效率：双馈感应发电机能够在宽风速范围内保持高效率运行，从而充分利用风能资源。

变速恒频双馈风力发电机的矢量控制研究

ｅｐｌｙｅｍｏｄ．Ｗｉｈｔｅｅｒｎｅｏｆｖｅｔｒｔａｆｍｒｈｔｈｅｒｆｅｃｃｏｒｎｓｏｒｆｏｍｔｅ
具备的变速恒频运行能力，使得它在应用中有明
显的优势。
ｇｎｒｌｘｈｎｅｏｔｒｃｎｒｌｉｗａｓｄｔｈＩｅｅａｃａｇｆｅｍｏｏｏｔｏ，ｔｓｕｅｔｅＤＦＧｏ
性逐渐受到重视，近年得到迅速的发展。随着电
力电子和计算机技术的发展，别是在矢量控特
制，直接转矩控制等高性能交流电机控制理论出现后，变速恒频发电也可能实现。在变速恒频风
ｍｅｈｎｃｌｙｔｍｓｉｉｈｔｅｔａｉｏａｏｔｏｔｏｃａｉａｓｅｎｗｈｃｈｒｄｔｎｌｎｒｌｓｉｃｍｅｈｄｃｕｄｎｔｅｔｈｅｕｒｍｅｔｏｈｉｅｄｏｏｔｏｏｌｏｍｅｔｗｉｔｅｒｑｉｅｎｔｎｆｌｆｎｒｌｈｂｉｃ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＡｓＤＦＧｄｕｌ— ｄｇｎｒｔｒ）ａｅｈｇ－Ｉｆｏｂｅｆｅｅａｏｓｒｉｈｅ
ｅｕｌｉｖａａｅｔｏｎｇｃｏｕｐｌｎｇ，ｎｏｎ—ｉｅａｌｃｔｏ— ｎｄｍｔ— ｒｉｂｌ，ｓｒｉｌｎｒｅｅｒ
ｃｏｒ１ｎｔｏ．ＴｈｒｕｇｈｔｔｂｌｓｏｈｅｅｓａｉｈｍｅｎｔｏｆＭａｌｂ／ｍｕｌｎｋｔａＳｉｉ
ｌ变速恒频双馈风力发电机的工作原理
ｍｏｅｎｉｌｔｏ，ｔｓｐｏｅｈｔｔｅｖｃｏｏｔｏｄｌｄｓｍｕａｉｎｉｗａｒｖｄｔａｈｅｔｒｃｎｒｌａ

变速恒频风力发电机组建模与仿真

变速恒频风力发电机组建模与仿真李晶1，王伟胜2，宋家骅3（1．华北电力大学，河北省保定市 071000；2．中国电力科学研究院，北京 100085；3．东北电力学院，吉林省吉林市 132012）摘要：建立了包含风力机、双馈发电机及发电机电气控制部分的变速恒频风力发电机组的整体动态数学模型；以该数学模型为基础应用MATLAB软件搭建了用于研究变速恒频风电机组和固定转速风电机组并网特性的数字仿真工具。

并以风速发生阶跃变化及风速发生不规则扰动为例，仿真比较了具有相同参数的变速和固定转速的风电机组相应物理量的响应特性。

仿真结果表明了所建模型的正确性及变速恒频双馈电机具有良好的动态特性。

关键词：风力发电；双馈发电机；动态模型；变速恒频风电机组1 引言可再生能源特别是风能的开发利用已得到世界各国的高度重视。

在过去的20多年当中，风力发电机组由最初的定桨距型发展到变桨距型，从转速固定的变桨距型发展到目前技术最为先进的变速变桨距型，发电效率在显著提高。

特别是变速变桨距机组，其发电机中采用的变速恒频技术提高了风力发电机组在低风速情况下的出力水平。

我国关于风电机组的研究主要是针对中小型固定转速的变桨距型[1]，而兆瓦级的大型变速变桨距型的风电机组的研究还仅处于起步阶段。

目前兆瓦级变速风电机组多采用双馈感应发电机，有关其模型和仿真方面已做了一些研究工作，如dq/abc混合坐标下的电机模型考虑了双馈电机转子绕组与系统间变流器的作用[2]，建立了适用于谐波分析的双馈电机动态模型，但模型阶数较高，不适用于变速恒频风机（VSWT）整体动态特性的分析；将描述双馈电机动态过程的复数形式数学模型线性化，建立了“小干扰稳定”数学模型[3]，文[3]通过分析转子励磁绕组电压幅值和相角变化对双馈电机稳定域的影响，说明了该模型也适用于电网发生大扰动后的稳定分析，但该模型是在假设扰动过程中发电机转子转速变化不大的前提下得到的，因此不适用于转子转速变化范围较大的变速恒频风电机组的建模；以双馈电机运行机理为出发点，根据磁链、电势、电流的关系推导出了双馈电机动态数学模型[4]，该模型结构简单，但文[4]作者对模型中定义的模拟转子绕组励磁电压特性的控制变量与作为受控对象的发电机出口处有功功率、无功功率之间，没有给出明确的数学关系，因此不利于控制系统的设计和实现。

PMSM矢量控制调速系统建模与仿真-毕业论文

---文档均为word文档，下载后可直接编辑使用亦可打印--- 摘要随着科技更加便捷的发展，引进了一些新的更加方便，更加高效，更加准确，更加无损耗的技术，即PMSM矢量控制技术。

第一，PMSM就是加入了新的材料，把之前的电动机做了改动，利用永磁材料替代之前的结构来维持电动机永恒的转动，使定子与转子的速度同步起来，这样的电动机就叫做永磁同步电机。

直流励磁绕组相对于永磁材料来说损耗降低了。

第二，矢量控制理论即就是通过控制电动机工作时的电流，主要是控制其中的磁场电流和转矩电流的角度大小和模值大小，把这种控制定子电流的方式称之为矢量控制。

通过以上两种技术的改革，从而使对电动机的控制更加简洁，方便，高效。

本文的研究思路是先对永磁电动机的基本结构，工作原理，及其应用特点本做了简单的阐述，然后介绍了面装式电动机的矢量控制技术，最后建立永磁电动机的矢量控制调速系统，进行仿真数据，和最后的分析仿真结果。

关键词：PMSM矢量控制技术；永磁材料；矢量控制理论；建立；仿真AbstractWith the development of technology more convenient, the introduction of some new more convenient, more efficient, more accurate, more lossless technology, that is, PMSM vector control technology. First, PMSM is to add a new material, the previous motor to do the change, the use of permanent magnetic material to replace the previous structure to maintain the permanent rotation of the motor, so that the speed of the stator and the rotor together, this motor is called permanent magnet Synchronous motor. The DC field windings are reduced in loss relative to the permanent magnet material. Second, the vector control theory that is by controlling the motor current, mainly to control the magnetic field current and torque current angle size and modulus value, the way to control the stator current is called vector control. Through the reform of the above two technologies, so that the control of the motor more concise, convenient and efficient.This paper first studies the basic structure, working principle and application characteristics of the permanent magnet motor, and then introduces the vector control technology of the surface mount motor. Finally, the vector control speed of the permanent magnet motor is established. System, simulation data, and final analysis of simulation results.Key words: PMSM vector control technology; permanent magnet material; vector control theory; establishment; simulation目录TOC \o "1-3" \h \u HYPERLINK \l _Toc16111 摘要 IAbstract II1 引言 12 永磁同步电机（PMSM）的概述 12.1 永磁同步电机的基本结构 22.2 永磁同步电动机工作原理 32.3 永磁同步电动机的特点 43 面装式三相永磁同步电动机矢量方程 43.1 矢量控制理论 43.2 电压矢量方程 53.3 电磁转矩矢量方程 83.4 面装式三相永磁同步电动机矢量控制及控制系统93.4.1 基于转子磁场的转矩控制93.4.2 坐标变换113.5 FOC控制技术的思路124 PMSM矢量控制系统的建模与仿真134.1 Simulink软件的简介134.2 模型的假设134.3 仿真模型的建立144.4 系统模型的模块144.4 永磁同步电动机的仿真结果 17结论19参考文献20谢辞211 引言随着二十一世纪科技的发展，永磁同步电动机（Permanent Magnet Synchronous Motor）的发展被广泛应用，电机研究成为社会使命中重要的研究课题之一[1]。

同步电机变频调速的矢量控制及仿真

自动化控制Automatic Control电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering 同步电机变频调速的矢量控制及仿真董云鹏陈笃超季宝伟于元春(天津电气科学研究院有限公司天津市300180 )摘要：本文通过对永磁同步电机变频调速的矢量控制系统建立相应的仿真糢型，并对其进行仿真。

根据仿真的结果来看，同步电动机的转速、定子电流以及转矩在电动机启动的时候，输出转矩迅速增大，变换的频率也逐渐提高。

关键词：变频调速；矢量控制；仿真分析1同步电机的介绍与感应电机是一样的常用交流电机。

电力系统的心脏就是同步电机，同步电机作为能将电磁变化与机械运动相结合、电能与机械能互相转换的电动机，其动态性能远超其他交流电机，对现代电力系统拥有深远的影响。

其中电机的各个参数之间（转子的转速n、电源频率f和磁极对数p)满足公式n=60Pp。

当给定的电源频率一定时，转子的转速也就不会突变，与负载无关。

由于运行稳定性高和过载能力大，所以在一些多机同步传动系统和大型设备中得到了推广和应用。

在同步电动机中，定子绕组的结构与异步电动机是相同的，两者的区别就在于电机的转子结构中。

之所以将这类电机称为同步电动机，是因为同步电机的定子绕组旋转磁场速度等于转子的速度。

电机参数的波形图中电流相位超前电压相位，可以看出这是一个电容性负载。

根据这个特性，同步电动机广泛应用于改进供电系统的功率因数。

同步电机己经占据了广大的市场，众多发电厂的交流电机就是以同步电机为主的。

2同步电机变频调速的介绍历史上最早出现的是直流电动机。

在19世纪末，出现了交流电和交流电动机，为了改善功率因数，同步电动机应运而生。

同步电机既可以用作生活中的发电仪器，也可以做电动机，例如大型水泵，空压机等。

在同步电动机的早期时代用途不广，因为若是在恒定的频率下运行大型同步电机极其容易发生失步和振荡的危险，所以大多数时间出现在拖动恒速负载或是改善功率的场合。

变频调速矢量控制策略与MATLAB仿真

变频调速矢量控制策略与MATLAB仿真变频调速矢量控制（Variable Frequency Variable Speed Vector Control，简称V/F V/S Vector Control）是一种在电机调速系统中应用较为广泛的控制策略，能够实现电机的高效能运行。

本文将介绍V/F V/S矢量控制策略的原理，并使用MATLAB进行仿真。

一、V/FV/S矢量控制原理V/FV/S矢量控制通过改变电机的输电电压和频率来实现对电机转速的控制。

其基本原理是通过调整电机供电电压的频率和幅值，使得电机的磁场旋转速度保持与转子的旋转速度同步，从而实现对电机转速的精确控制。

1.电机模型在V/FV/S矢量控制中，电机被建模为一个非线性动态系统，其中转子速度、电机电流和转矩是相互关联的。

电机模型一般包含电枢电流方程、机械方程和电磁方程等。

2.矢量控制策略通过将电压和电流转换为矢量形式进行控制，可以快速响应电机转速的变化。

矢量控制策略分为定子矢量控制和转子矢量控制两种。

（1）定子矢量控制：定子矢量控制是在电机定子坐标系下进行控制，通过控制定子磁场的大小和方向来实现对电机转速的控制。

其中，定子矢量控制常用的方法是定子电流矢量环控制，通过控制定子电流的大小和相位来实现对电机的控制。

（2）转子矢量控制：转子矢量控制是在电机转子坐标系下进行控制，通过控制转子磁场的方向来实现对电机转速的控制。

其中，转子矢量控制常用的方法是转子磁链矢量环控制，通过调整转子磁链的大小和相位来实现对电机的控制。

3.控制算法V/FV/S矢量控制通过控制电压和频率来实现电机转速的精确控制。

其中，控制算法是关键。

常用的控制算法包括PID控制、模糊控制和神经网络控制等。

这些算法可以通过对电机模型的建模和仿真来进行参数优化，以实现更好的性能。

二、MATLAB仿真实现MATLAB是一种非常常用的工具，可以用于电机控制系统的建模和仿真。

下面将使用MATLAB对V/FV/S矢量控制策略进行仿真。

变速恒频风力发电机组控制系统仿真

变速恒频风力发电机组控制系统仿真窦金延;曹娜;于群;姚善威【摘要】本文在变速恒频风力发电机组数学模型的基础上,将定子电压定向矢量控制应用到发电机的控制中,讨论了变速恒频风力发电机组的控制策略.利用MATLAB/Simu link 软件对控制系统建模仿真,证明控制策略的正确性.【期刊名称】《风机技术》【年(卷),期】2011(000)002【总页数】5页(P55-58,73)【关键词】变速恒频风电机组;控制系统;矢量控制【作者】窦金延;曹娜;于群;姚善威【作者单位】山东科技大学;山东科技大学;山东科技大学;山东科技大学【正文语种】中文【中图分类】TP2730 引言在风力发电中，自然风速的大小和方向是随机变化的，如何根据风速的变化控制风力发电机组在最优转速下运行，使风力发电机组输出最大功率，实现最大限度地利用风能，提高机组效率和系统的稳定性成为风力发电技术的关键。

根据发电机的运行特性和控制技术，风力发电技术可分为恒速恒频发电和变速恒频发电两大类[1]。

变速恒频发电技术由于风能利用率高，优化了并网操作等优点受到人们广泛的关注。

目前，比较常见的变速恒频运行的风电机组一般采用双馈异步电机（Doubly-Fed Induction Generator，简称DFIG）[2]。

本文通过分析，建立基于MATLAB/Simulink的变速恒频风力发电系统的仿真，对系统的控制策略进行了直观的观测、调整和分析，这不仅影响到整个风力发电系统的性能、能量转换效率和电能质量，而且也影响到风能吸收装置的运行方式、效率和结构。

1 变速恒频风力发电机组的工作原理变速恒频风力发电机组主要由风力机、齿轮箱、DFIG和励磁变换器等4部分组成[4]，交流励磁系统一般使用双PWM变换器，见图1。

图1 双馈式变速恒频风力发电机组假定定子旋转磁场和转子通过双PWM变换器产生电流产生的旋转磁场的转速和频率分别为n1、n2和f1、f2，而转子的转速为n，由于双馈电机转子转速随风速的变化而变化，若转子对称绕组中通入f1S的电流，双馈电机就能产生50Hz的恒频电压。

实验五矢量控制系统仿真

矢量控制系统仿真
按矢量控制系统结构建立仿真模型，见图1。

其中，异步电动机仿真模型见异步电动机仿真，SVPWM用惯性环节等效代替，若采用实际的SVPWM方法仿真，会产生电流脉动。

转速、转子磁链和两个电流调节器均采用带有积分和输出限幅的PI调节器，两相磁链
rα
ψ和rβ
ψ由电动机模型直接得到，通过直角坐标到极坐标变换（K/P变换）得到转子磁链的幅值和角度，
r
r
jarctg
j
r r r r
j e
β
α
ψ
ψϕ
αβ
ψψψ
=+==
ψ
图2为空载起动和t=3s突加额定负载的定子电流励磁分量
sm
i（上）和转矩分量
st
i（下）仿真结果，图3a是对应的转速ω（上）与转子磁链r
ψ（下）仿真结果，图3b为转速ω
（上）
图1 矢量控制系统仿真模型
与转子磁链r （下）局部放大图。

图2 空载起动和加载的定子电流励磁分量sm i （上）和转矩分量st i （下）仿真结果
ψ（下）仿真结果图3a 空载起动和加载过程ω（上）和r
图3b ω（上）和ψ（下）局部放大。

变速恒频发电机矢量控制系统仿真分析

无源性的变速恒频双馈风力发电机控制仿真研究建模图

变速恒频风力发电机组建模、仿真及其协调优化控制的开题报告

变速恒频双馈电机风力发电系统的研究与仿真分析

变速恒频双馈风力发电机矢量控制研究的开题报告

基于PSCAD_EMTDC变速恒频风电机组控制系统仿真

变速恒频双馈风力发电系统的仿真分析

变速恒频发电机矢量控制系统的建模和仿真

大型变速恒频风力发电机组建模与仿真

变速恒频双馈风力发电系统仿真研究

变速恒频双馈风力发电机的矢量控制研究

基于PSCAD的变速恒频双馈风力发电系统建模与控制研究

变速恒频双馈风力发电机的矢量控制研究

变速恒频风力发电机组建模与仿真

PMSM矢量控制调速系统建模与仿真-毕业论文

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变速恒频风力发电机组控制系统仿真

实验五 矢量控制系统仿真

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