基于异步电机的风力机模拟

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风力异步发电机的建模与仿真

2 风力发电机组的数学模型
风能转换系统主要包括风力机和异步发电机。
2. 1 风力机模型
风力机主要由叶片、轮毂、齿轮箱及联轴器等中间传动
装置构成。 2. 1. 1 叶片
风力机通过叶片捕获风能, 将风能转换为作用在轮毂上的机械转矩, 风速与转矩之间的关系:
M
=
1 2
CpR3 V 2w!N
2. 2 风力异步发电机
2. 2. 1 轴系变换根据 R. H. Park 变换原理,
可将风力发电机 A 、B 、C( a、b 、 c) 轴系变换到任意的 d、q 、
o ( D 、Q、O ) 系统。如图 1 所示, A 、B、C 表示发电机定子三相绕组, a、b、c 表示转子三相绕组。
10- 3/ ∀PN
( 1)
式中 2. 1. 2
M
风力机叶片转矩( P. U . ) ;
空气密度( Kg/ m3) ;
Cp
风力机功率系数;
R 叶片半径(m);
VW 作用于风力机风速( m/ s) ;
∀ = !R/ VW 叶尖速率比; ! 叶片机械角速度( r ad/ s) ;
!N
风力机额定机械角速度;
0
- 0 2000
22 8244 2 5892
0
- 2 5892 22 8244 0 B=
0 3808 - 1 6450 0
0
0
0 2000
状态方程的特征根为:
57
- 23 9983 + j 2. 5736 - 23 9983 - j 2. 5736 eig( A) =
- 2 0912 - 0 2000 根据自动控制理论, 考虑到所有特征根都具有负的实部 ( 负实根或实部为负的复根), 因此仿真曲线应当是趋于稳定的; 并且考虑到两个负实根是主导极点( 两个实根到虚轴的距离是共轭复根到虚轴距离的 1/ 5以下) , 因此仿真曲线应当是非振荡型的。仿真的结果得到风力发电机实际输出的暂态电势 Ed∃、 Eq∃ 和滑差 S ( 输入转矩 MT 略) , 仿真曲线分别如图 4、5、6 所示:

基于SVPWM的异步风力发电机直接转矩控制方法的研究

基于SVPWM的异步风力发电机直接转矩控制方法的研究异步风力发电机直接转矩控制是风力发电系统中的核心技术之一，其能够确保发电系统的安全运行和高效输出。

在传统控制方法中，由于异步发电机特性的不确定性以及外部环境干扰的影响，控制精度和效率较低。

而基于SVPWM的异步风力发电机直接转矩控制方法能够解决这些问题，并具有出色的控制性能和稳定性。

本文将对此方法进行深度研究和详细阐述。

1. 基于SVPWM的风力发电机直接转矩控制原理SVPWM即空间矢量脉宽调制技术，它是一种高效的PWM控制方法，能够将三相交流电压转换为两个合成对称的方波信号，从而实现对电机速度和转矩的精密控制。

同时，SVPWM也能够有效减小齿槽谐波以及换相过程中的电压尖峰，保证电机运行的平稳性和稳定性。

异步风力发电机的直接转矩控制主要应用了磁场定向控制和电流内环闭环控制原理。

在该控制方法中，电机的速度和位置信息由编码器或者传感器获取，并通过转速控制器反馈至控制器。

根据此信息，控制器能够实现对电机输出磁场定向电流以及转矩电流的控制。

具体来说，SVPWM控制方法主要分为三个步骤：1）采样输入电压和电流信号，并进行四象限运算，确定电机转矩和位置信息。

2）将电机电流信号转化为abc坐标系下的矢量信号，计算出合成矢量以及其所在扇区。

3）根据合成矢量和扇区，进行开关管的开关控制，实现磁场定向和转矩控制。

在SVPWM控制过程中，关键是要确定合成矢量和扇区。

首先，通过坐标变换将三相电流转换为abc坐标系下的矢量；其次，根据矢量的和差性和相邻矢量的夹角，计算出合成矢量以及其所在扇区。

最后，根据合成矢量与各相基波的相对关系，确定开关管的开关方式和时序，实现对电机转矩和速度的控制。

2. 基于SVPWM的异步风力发电机直接转矩控制方法的实现基于SVPWM的异步风力发电机直接转矩控制方法的实现主要包括以下步骤：1）采集电机的速度和位置数据，通过速度控制器实现转速反馈，控制电机的速度。

并网型异步风力发电机电力系统稳定器控制与仿真

ｌｅａｄｉｎｇｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ（ＰＳＳ）ｔｏｔｈｅｐｉｔｃｈｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ｔｈｅａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ
ｇｅｎｅｒａｔｏｒｃｏｕｌｄｏｆｅｒａｄｄｉｔｉｏｎａｌｄａｍｐｉｎｇｔｏｑｕｅｌｌｔｈｅｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｐｈａｓｅ — ｒｆｅｑｕｅｎｃｙａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｍａｄｅｉｎｔｈｅｐｉｔｃｈｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｉｔｕｓｅｄＭＡＴＬＡＢｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＰＳＳ．Ｉｔｖｅｒｉｉｆｅｄｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｔｈｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓｔａｂｉｌｉｚｅｒｔｏｓｕｐｐｒｅｓｓｌｏｗ— ｒｆｅｑｕｅｎｃｙｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｒｅｅｍｏｄｅｓ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅＰＳＳｗｉｔｈｔｈｅｓｅｔｔｉｎｇｓｈａｓｇｏｏｄｉｎｈｉｂｉｔｏｒｙａｃｔｉｏｎｔｏｌｏｗ— ｒｅｆｑｕｅｎｃｙｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｓ．

灰色模糊DTC在风力机模拟系统中的应用

在风力发电机的研究和测试过程中，一套先
更好的鲁棒性。可以准确地用动态和静态模拟实
际的风力机。
进的风机模拟系统是十分必要的。风力机的模拟就是能够根据风速和转速模拟出风力机的实际输出机械功率或转矩，目前主要是利用直流电机或异步电动机来模拟风力机。基于异步电动机的模拟系统主要采用矢量控制和直接转矩控制技术，
灰色预测方法优化了系统的状态变量，得系统实时性和精确度大大提高。仿真结果表明，进后的系统比使改
直接采用直接转矩控制异步电机模拟风力机发电的系统在稳定性、态响应、棒性和实时性方面都有了较动鲁
（．华南理工大学电力学院，东广州５０４；１广１６０
２．广东省绿色能源技术重点实验室，东广州５０４）广１６０
摘要：于异步电动机模拟风力机系统存在的诸多问题，用直接转矩控制使得系统具有了简单的结构鉴采和控制方法。运用模糊控制优化传统的直接转矩控制技术，得系统具有了更好的稳定性和动态响应。采用使
ｓｏｓ．Ｕｓｎｒｙｐｅｉｔｏｏｏｔｚｈｙｔｍｔｔａｉｂｅ，ｍａｉｇｔｅｓｓｅｒａ—ｉｅｆｒｎｅｐｎｅｉｇｇａｒｄｃｉｎｔｐｍｉｅｔｅｓｓｅｓａｅｖｒｌｓｉａｋｎｈｙｔｍｅｌｍｅｐｒｏｍａｃｔ

双馈异步风力发电机建模与仿真研究

节的灵活性和动、静态稳定性 “。
行速度的范围内均有最佳风能利用系数。构图结
变速恒频风电机组的发电机部分多采用双馈感如图１所示。应发电机。如参考文献【】采用的是ａ／ｂ混合２ｑａｃ坐标下的电机模型，该模型考虑了双馈电机转子绕组与系统问变流器的作用，建立了适用于谐波分析
真系统中，分别建立了空载发电机模型和并网发电
－－－－－・ —
涡轮
・
●
的双馈电机动态模型，但模型阶数较高；考文献参
［】以双馈电机运行机理为出发点，根据磁链、电３
－－ — — －
＿．＿
势、电流的关系推导出双馈电机动态数学模型，该模型结构简单，需要补充模拟转子绕组励磁电压但特性的控制变量，与发电机的电气受控变量之间控
张照彦，马永光
（．北电力大学仿真与控制技术研究所，河北保定，０１０；２华北电力大学控制与计算机工程学院，１华７０３．
河北保定，０１０）７０３
摘要：阐述了双馈异步风力发电机的工作原理，并建立了双馈异步发电机的数学模型；分析研究了双馈异步发电机并网前定子电压控制与并网发电后的有功无功控制原理；ＳＡ・０仿真支撑平台上建立仿真模在ＴＲ９型，并进行了仿真和实验，验证了双馈异步发电机模型和控制模型的正确性和有效性。
收稿日期：２０－０ — ２０９９２。

风力发电机的建模及动态仿真

Ed′= -
xm x2 + xm
Q
E q′=
xm x2 + xm
D
( 12)
Q= -
x
2
+ xm
x
mE
′ d
D=
x
2
+ xm
x
m
E
′ q
( 13)
p
Q= -
x
2
+ xm
x
mp
E
′ d
p
D=
x
2
+ xm
x mp
E
′ q
( 14)
根据转子电压方程 D 轴
R 2iD + x 2 + x mp E ′ q - ( xm
x= x1+ xm 3. 3 电磁暂态过程方程式从( 5) 式 D 轴转子磁链方程得
iD =
x2
x +
m
x
m
id
+
1 x2 + xm
D
( 6)
把( 6) 式代入 d 轴定磁链方程得
d=-
x ′id +
E
′ q
( 7)
式中 x ′——暂态电抗
x ′=
x1 +
xm -
x2
x
2 m
+ xm
=
x1 +
x2 x2 +
叙词风力发电机建模动态仿真
Building Model and Dynamic Simulation on Windmill Generator
X in Jiang Institute of T echnolo gy Hou Shuhong, Lin Hong, Chao Qin, Zu Lati

基于异步机的小功率风机特性动态模拟器研究

ＵＵＦ —ａ，ＬＵＪ—ｉＩＪａｇｙｎｕｃｉＩｉｓ，Ｌｉｎ —ａ
（ｅＬｂｆｎｕｔａＣｍｕｒｏｔｌｎｉｅｉｏＨｅｅＰｏｉｃ，ａｓａｎｖｒｔ，ｉｈａｇａ６０４Ｃｉ）ＫｙａｌｄｓｒｌｏｐｔＣｎｒＥｇｎｒｇｆｂｉｒｖｎｅＹｎｈｎＵｉｓｙＱｎｕｎｄｏ０６０，ｈｎｏｉｅｏｅｎｅｉａ
ｍｎｎａｎｔｓｎｈｏｏｓｇｎｒｔ（ＭＳａｅｔｍｇｅｙｃｒｎｕｅｅａｒＰＧ）ａｄｉｃｎｐｏｉｅａｃｎｅｉｎｏｄｉｓｆｒｌｏａｒｅｅｒｈｉｏｎｔａｒｖｏｖｎｅｔｃｎｉｏｏａｒｔｙｒｓａｃｎｄｔｎｂｏ
ＡｂｔａｔＡｓｌｐｗｅｉｄｔｒｉｅｓｍｕａｏｌｔｒｉｅｉｎｄｗｈｃａｅｎａｉｄｃｉｎｍｏｏｒｖｅ・ｓｒｃ：ｍａｌｏｒｗｎｕｂｎｉｌｔｎｐａｏｍｓｄｓｅｉｈｂｓｄｏｎｕｔｔｒｄｅａｐｒｉｆｇｏｉ
摘要：设计了基于异步电机驱动永磁同步发电机（ＭＧ）ＰＳ的小功率风机模拟平台。为在实验室研究风力发电系统提供了便利条件。采用异步电动机作为原动机进行风机的模拟。过对小型风机的转矩及转速特性的准确通跟踪来实现模拟过程，时，出了一种基于Ｂｃ同提ｕｋ变换器的ＭＰＴ控制方案。过对变频器及占空比的控制分Ｐ通别实现对异步电机转矩以及ＰＳＭＧ转速的控制，实验平台可按照风机特性运行。在实验室中，定风速、使对变

异步双馈风力发电机的工作原理

异步双馈发电机的基本理论
• 异步发电机的功能原理: > 转子的旋转磁场使定子上产生交流电压。 > 交流电压的频率 f 依赖于转子的转速n:
n = f x 60 / p
p = 发电机的磁极对数 > 如果频率等于电网频率 fN，这里的转速即同步速度
nsyn,
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主要构造
其他组成部分: • Crow Bar:
机器变频器在转子电路中的过电压保护装置 • 稳压滤波器:
转子绕组电压变化速度的保护装置 • 线性电抗:
防止主变频器输入过电压 • 电源滤波器:
减少对电网的谐波震荡
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控制和调节
• 根据风速和发电机转矩对风机进行监控
• 控制和调节电子装置通过比较设定参量和测量运行数据来工作
• 发电机控制信号来自这两个变频器 • 设定转子电流和频率, 使定子绕组电
压和频率与电网的电压和频率相匹配
风力发电机控制系统（PLC）
变频器的控制和调节（CCU）
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异步双反馈发电机的变频器
内容概览
• 初步情况 • 系统理念 • 异步双反馈发电机的基本理论 • 主要构造 • 实施过程 • 控制和调节 • 运行方式 • 风力发电机变速系统的优势

双馈异步风力发电机工作原理

双馈异步风力发电机工作原理
双馈异步风力发电机是一种常用于大型风力发电机组的变频风力发电机。

它的工作原理基于异步电动机的双馈结构。

该发电机由主发电机和辅助发电机组成。

主发电机采用三相异步电动机构造，由高速轴驱动。

辅助发电机由低速轴驱动。

两个发电机之间通过转子传动部件（通常为液力变矩器）相连接。

当风向风速改变时，风力发电机组需要迅速跟踪变化，并同时提供稳定的输出电力。

双馈异步风力发电机通过调节主发电机电流和辅助发电机电流的相位和幅值来实现这一目标。

当风速低于额定风速时，辅助发电机通过其低速轴产生电势，然后通过转子传动部件和主发电机的电动势连接到电网。

主发电机旋转并与电网同步运行，将产生的电能通过转子传动部件传递给辅助发电机，然后送回电网。

当风速大于额定风速时，主发电机无法提供足够的电能，此时辅助发电机扮演更重要的角色。

主发电机和辅助发电机之间的转子传动部件通过传递转矩将未被主发电机转化为电能的机械能传递给辅助发电机，然后再通过辅助发电机将其转化为电能并送回电网。

通过调节主发电机和辅助发电机之间的相位和幅值，双馈异步风力发电机可以实现对电能输出的灵活控制，提高风力发电机组的响应速度和效率。

三种风力发电机组的建模与仿真

Keywords : Wind power ; Asynchrono us machine ; Modeling ; Variable speed wind t urbines ; Simulatio n
近年来风能的开发利用已得到世界各国的高度重视 ,技术和设备的发展很快 ,风力发电机组由最初的恒速恒频型发展到变速恒频型 ,发电效率有了显著提高。恒速恒频型发电机组以异步发电机为代表 ,目前我国的风电场多采用此种发电机[1] ,其主要优点是结构简单、成本低、过载能力强以及运行可靠性高 ,但是发电机的功率因数较低 ,因此一般要在输出端安装可投切的并联电容器组提供无功补偿。
由于恒速恒频型发电机组的异步机是国内当前各风电场的主流机型 ,而国内近年引入的技术又以变速恒频风力发电机组为主 ,因此本文主要针对上述风力发电机组的模型进行了仿真和研究 ,分别建立了异步感应电机、双馈感应式电机以及永磁同步电机这 3 种主要电机类型的单机无穷大系统风电场仿真模型 ,并分别在各种不同的模拟风速情况下对各个模型进行仿真分析 ,最后将它们在风速扰动情况下的响应特性进行比较。
机组所特有的变频器模型及其控制实现方法进行了具体的阐述。目前风电机组的变频器多采用 PWM 控制的交直交形式 ,且关于模型和控制的研究也多限于考虑变流器逆变部分的控制作用 ,而文献[ 5 ]则完善了整流部分的控制作用 ,描述了功率单向流动的 PWM 控制的电压源交 - 直 - 交变频器和一台小型双馈感应发电机装置 ,阐述了该装置中变频器的控制机理和相应控制结构的设计 ,提出了适合于风力发电系统的变频器和双馈电机简化数学模型和控制策略的设计方案 ;文献 [ 6 ]和 [ 7 ]针对发电机电气部分和风力机桨距角的控制器提出了相应的设计实现和控制策略。其设计主要采用 PI 控制器 ,目前也提出了模糊或自适应控制器 ,而控制策略的分析则根据风速的变化 ,以最大效率利用风能为目的 ,为优

基于Matlab的由双馈风力发电机组成的风电场仿真

基于Matlab的双馈异步风力发电机风电场仿真这里仿真的对象是一个由6台1.5Mw双馈异步风力发电机组组成的9MW的风电场。

这个风电场连接着一个25kV的分布式发电系统，它的电能通过35km长，电压等级为25kV的馈线（B25）输入到120kV的电网上。

有2300kV，2MV A的用电设备也同样连接在B25这条馈线上。

这些用电设备包括一台1.68MW的异步电动机和200kW的阻性负载。

风电机和电动机负载都有保护系统控制着电压、电流和电动机转速。

利用Matlab/Simulink建模并进行了三个方面仿真，其简化示意图及仿真模块图形见附录1。

一、双馈式风力发电机及其仿真模型简介双馈式异步风力发电机(Doubly-Fed Induction Generator)包含有：一个绕线式转子的异步发电机和一个基于IGBT的交-直-交PWM变频器。

定子绕组直接连接到频率为60Hz的电网，转子通过交-直-交变频器的反馈来调节频率。

双馈电机技术可以使风力发电机组在低风速情况下，通过优化风机转速，从风吸收最大的能量。

而在狂风的情况下，可以使风机承受最小的机械压力。

在给定风速的情况下，最优的驱动速度产生最大的机械能。

当然这些能量都是同风速成比例的。

在风速低于10m/s的情况下，转子运行于“次同步转速”。

在高风速下，转子运行于“超同步转速”。

打开风机的菜单选择“Turbine data”，然后选择“Display wind-turbine power characteristics”（见图1）。

风机机械功率作为驱动转速的功能，在风速5m/s~16.2m/s的范围内可以被显示出来。

双馈电机是根据这条红曲线来控制的。

最佳的驱动转速是在曲线上的B点和C点之间。

双馈电机的另一个优点是电力电子变频器可以产生或者吸收无功。

这样就减少了鼠笼绕组式异步风电机所需的补偿无功的电容器组。

图1、双馈式风力发电机功率特征曲线这个风电机模型可以用来做长时间仿真的暂态稳定性研究。

异步风力发电机无功补偿方案的仿真研究

并联电容器组
ＳＣＶ
中图分类号：Ｍ３／．ｓ０６２０．０１０．０１．９９ｊｉｎｌ０－８７２１．４０９ｓ
Ａｂｓｒｃ：ｅｄｖｌｐｅｔｓａｕｆｎｒｉｅａｄｔａｔＴｈｅｅｏｍｎｔｔｓｏｄｔｂｎｎｗｉｕｃｕｅｏｍｐｏｉｇｔｅｒａｔｅｃｍｐｎａｉｎｗｅｅｉｔｏ－ａｓｆｅｌｙｎｈｅｃｉｏｅｓｔｒｒｎｖｏｎｄｃｄＴｈｎｐｅｄｌｓｅｔｂｉｈｄａｌａｅｕｅ．ｅｗｉｄｓｅｄｍｏｅｗａｓａｌｓｅｓｗｅｌｓｔｈｉｄｃｉｎｇｎｒｔｒｍｏｅ，ｅｃｉｅｃｍｐｎｓｔｏｅｉｅｎｕｔｅｅａｏｄｌｒａｔｖｏｅａｉｎｄｖｃｏｍｏｅｄｓｕａｉｎｍｏｅｆｎｏｒｇｉＡｎｅ，ｄｌａｉｌｔｄｌｄｐｗｅｒｄ．ｄｔｎｎｍｏｏｗｉｈｔｒｅｋｎｓｏｅｃｉｅｐｗｅｏｅｓｔｎｄｖｃｓｐｒｌｈｅｉｄｆｒａｔｏｒｃｍｐｎａｉｅｉｅ，ａａ－ｖｏｌｌａａｉｒｇｏｐＳｄＳＡＴＣＯＭ，ｒｅｐｃｉｅｙｅｐｃｔｒｕ，ＶＣａＴｃｏｎｗｅｅｒｓｅｔｖｌｕｅｎｗｉｄｇｎｒｔｒｏｓｐｌｈｅｃｉｅｃｍｐｎａｓｄｉｎｅｅａｏｓｔｕｐｙｔｅｒａｔｖｏｅｓ－

基于MATLAB的异步电动机调速系统设计与仿真 (修改稿)

(2)变频技术实现高级智能变频技术的控制。其中变频技术包括基于电动机和其他机械传动模型的矢量变频控制和直接转矩的变频控制;基于符合现代计算机控制系统理论的自动滑模和可变结构的技术,模型可以参考自适应的变频技术,非线性解耦的变频控制和一定指标的最优控制;高级智能变频控制策略,例如模糊控制的技术,神经网络,专家系统还有一些其他各种自诊断和自优化的技术。
电能是人们日常生产生活不或缺的能源，并且在生活被浪费最多的能源也是电能，因此，充分有效利用电能并节省电力尤为重要，隐藏着非常巨大的技术发展空间。立足于节省控制能量这一方面，节省电动机控制能量扮演了一个非常重要的角色。各种类型的电动机是电能主要的使用者和生产者，我国电动机的年耗电量占了工业用电总量的80％以上。在电动机的运行维护过程中，功率电动机控制的效率很低，并且在其使用的过程中严重地浪费了大量的功率。近年来，我国在电机节能控制方面的投资增加，就是因为有巨大的潜力存在于电机调速的市场。
关于评价交流调速技术的优劣，不同的需求有不同的标准。但普遍的共识是：(1)工作效率不能低；(2)调速平滑即无级调速；(3)调速范围要大；(4)调速产生的负面影响（如谐波、功率因数等）小；(5)成本不能太高。[10]
在对交流旋转速度的调整控制系统中，变频系统的调速技术是最佳且最稳定的交流旋转速度调整控制系统性能。对变频系统调速控制技术的开发与研究应用是目前在电机控制领域最有发展希望且实用的技术研究工作。用于控制交流频率的转换器完全可以是一整个的变频控制系统，频率变换行业的整个市场的发展潜力非常大。这里所说的"频率变换行业"不仅局限于交流频率变换器本身，还广泛地涵盖了与交流频率变换器系统控制技术密切相关的所有领域和行业。如交流速度的调整控制系统及系统控制、电力电子重要部件的控制系统驱动与安全保护、相关集成电路的批量生产与工业技术应用等。

实验室模拟大转动惯量风力机研究

矩；为发电机侧转动惯量；为风力机侧转动惯量，，为设
风力机系统转动惯量，＇ＪＪｋ；为发电机角速度。Ｊ＝ｇ，＋／
２风力机系统特性
｛Ｌｌ－ｌｌ一３
风轮的输出功率和输出转矩分别为ｆ：ｓ１ＰＣ（／）Ｓ ’ ，＝。Ａ，ｐｖ／３２（）１
｛一毒 ÷ ÷
（）载埔迷过程ａ空（与大转动惯量的风使力机系统角速度变化率相同，＆ｏｄ＝ｗｄ。结即／ｔｄＴｔ
合式（）（）有：＝（，）（一／，可计４，５，尼＋１Ｊｆ）则
ｍ
＼笠｛ｌ
（）ｂ带轮篇的风力机户一曲线
ｏｒｄ・～ｉ／ａｓ
现有一种计算的模型为：
（）同风速Ｆ的，．线ａ不。曲
图１不同风速下及带齿轮箱的风力机的Ｐｗ曲线－
Ｃｃｌ－３一４ｅ５ｃｐ１２ｃｃ｝／＝／Ｃ３－＋￣＆
发电机转速不匹配，需采用齿轮箱升速。如图ｌｂ所示，经齿轮箱变速后风力机的Ｐｗ曲线由口６－一。在此过程中．力机传向发电机的功率不变，得风可
包含齿轮箱的转矩为：
一
拟。文献［］出了模拟大惯量风力机的算法，４提但未考虑齿轮箱对模拟系统的影响。在考虑齿轮箱的情况下。在此分析了一种改

基于异步电机的风力机特性模拟

第４４卷第６期
２０年６月０１
电力电子技术
ＰｗｅｌｃｒｎｃｏｒＥｅｔｏｉｓ
Ｖｏ．４，Ｎｏ６１４．
Ｊｎ００ｕｅ２１
基于异步电机的风力机特性模拟
王超，黄文新，前双王
２０１）１０６（南京航空航天大学，江苏南京
中图分类号：Ｍ１Ｔ６４文献标识码：Ａ文章编号பைடு நூலகம்：００ｌＯ２１）６００ — ３１０一ＯＸ（０００ — ０７０
ＩｉａｉｎｆｔｅＣｈａａｃｅｉｔｃｏｉｄＴｕｒｉｍｔｔｏｏｈｒｔｒｓｉｆＷｎｂｎｅ
ａｅｃｎｒｓｅａｓｍｐｅｎｆｃｉｅｏｔｌｓｈｍｅｓｐｏｏｅａｅｏｐｅａｗｉｄｔｒｉｅｅｌｔｎｐａｆｒｒｏｔｔｄ，ｉｌａｄｅｆｔｃｎｒｃｅｉｒｐｓｄｂｓｄｎｓｅｄ，ｎｕｂｎｍｕａｉｌｔｍａｅｖｏｏｏ
ＢａｅｎｎｓｄｏＩｄｕｃｉｎｏｔｒｔｏＭｏ
ＷＡｈｏＨＡｎｘｎＷＡＮｉｎｓｕｎＮＧＣａ，ＵＮＧＷｅ—ｉ，ＧＱａ— ａｇｈ
（ａｊｇＵｉｒｔｅｏａｔｓｎｓｏａｔｓＮｎｉｇ２０１，ＣｉａＮｎｉｎｅｓｙｏｒｎｕｉｄＡｔｎｕｉ，ａｊｎ１０６ｈｎ）ｎｖｉｆＡｃａｒｃ
ＡｂｔａｔＴｈｐｒｔｎｐｎｉｌｆｔｅｗｎｕｂｎｓａａｙｅｔｅｃａａｔｒｓｉｓｏｉｄｔｒｉｅａｄｉｄｃｉｎｍｏｏｓｒｃ：ｅｏｅａｉｒｃｐｅｏｈｉｄｔｒｉｅｉｎｌｚｄ，ｈｈｒｃｅｔｆｗｎｕｂｎｎｎｕｔｔｒｏｉｉｃｏ

风力机风轮模拟系统的Matlab仿真

成为解决该问题的有效方法。在此提出了一种风轮
为了能更好的模拟作用在风力机上的实际风
速，建立正确的风速模型具有很重要的意义。经过实际分析和运算，可以将自然风分解为四种成分，分别为基本风、阵风、渐变风和随机风：
ｔｏｙｔｍ．ｒｌｓｓｅ
Ｋｅｒ：ｎｏｒｇｎｒｔｏ；ｕｐｔｃａａｔｒｓｉ；ａｌｂｓｍｕａｉｎ；ｓｎｈｏｏｓｍａｈｎｙｗｏｄｓｗｉｄｐｗｅｅｅａｉｎｏｔｕｈｒｃｅｉｔｃＭｔａｉｌｔｏａｙｃｒｎｕｃｉｅ
１，阵风最大值为ｌ／；仿真过程中，随机风的０Ｓｓｍ采样时间设定为０１。．Ｓ
因为风速模型已经确定，因此用户可以通过
编写上位机语言来设定不同的风轮参数和风速参
数。对异步电机的控制选用变频器，由上位机程
一
１一７
电工电气（０２ｏ３２１．Ｎ）
风力机风轮模拟系统的Ｍｔａ仿真ａｌｂ
公式（），为阵风风速，（／）ｇ阵风２中ｍｓ；Ｔ为
周期，（）１阵风启动时间，（）ｇｘ阵风Ｓ；Ｔ为Ｓ；Ｖｍ为ａ
风速波形与实测的风速曲线基本吻合，验证了风速模型的正确性。１２风轮模型．风轮是风电系统的主要能量捕获部件，把捕获的风能转化成机械能，再经齿轮箱传送到发电

基于普通异步发电机的恒速风电机组模型与并网分析

电力技术Electric Power Technology Vol.19No.3 F eb.2010第19卷　第3期2010年2月基于普通异步发电机的恒速风电机组模型与并网分析吴　旭，林　俐（华北电力大学，北京　102206）【摘　要】风能以其无污染、可再生、蕴量丰富的优势，在电力行业得到了广泛重视。

本文主要研究基于普通异步发电机的恒速风电机组模型及其并网，首先阐述了国内外风力发电发展的概况，然后介绍了风力发电的基本原理，最后着重探讨了风力机组的建模，研究了风力机组各部分的数学模型，基于MATLAB构建了适合风力发电的普通异步发电机的恒速风电机组静态模型，并对风力发电系统并网进行了稳态仿真以观察电压分布。

该研究对探讨含风力发电成分的电网的电压稳定性具有一定意义，为含风电电网的运行提供了依据，对国内普通异步风力发电机的恒速风电机组的生产和入网具有一定的参考价值。

【关键词】恒速恒频风电机组；普通异步电机；静态模型；稳态仿真【中图分类号】TM315【文献标识码】A【文章编号】1674-4586(2010)03-0036-060　引言我国是一个风力资源非常丰富的国家，也是最早利用风力的国家之一。

全国约有2/3的地带为多风带。

我国风能广泛分布于东南沿海、山东、辽宁和内蒙古、甘肃、新疆北部以及松花江下游等地。

广泛的推广风力发电，不仅能够解决我国能源紧张的问题，而且这些绿色能源可以成为扶贫的先驱，也将形成绿色电网，以分散发电的方式支持大电网的发展。

实践证明，风电和光伏发电系统是解决我国供电问题的有效途径。

由于风能具有随机性和间隙性的特点，随着风电装机容量的增加，其在电网中所占比例扩大，对电网的安全、稳定运行带来重大的影响，其中最为突出的问题就是风电场及接近风电场的区域电力网电压质量严重下降，甚至可能导致电压崩溃。

这将是电力系统面临的重大技术问题，如不能解决这一问题，就可能阻碍风电的发展，特别是大容量风力发电场的建设将会受到很大限制。

基于直接转矩控制的风力机模拟器研究

ｔｒｉｅｓｍｕｌｔｏｙｔｍｓｂｉｔｏｔｄｓｓｏｉｅｔｔｒｅｃｎｒｌｏｎｕｔｎｍｏｕｂｎｉａｉｎｓｓｅｉｕｌｎａｓｕｙｂａｉｆｄｒｃｏｑｕｏｔｏｆｉｄｃｉ — ｏｔｒａｄｂｈｓｆＭａｌｂｉｕｉ．Ｔｈｉｌｔｒｃｎｒｌｌｃｒｍａｎｔｃｔｒｕｅｏｏｎｙｔｅｕｅｏｔａ／Ｓｍｌｎｋｅｓｍｕａｏｏｔｏｓｅｅｔｏｇｅｉｏｑｆ
试中，力机的桨叶的空气学特性试验通常依靠风风洞来完成，这往往受条件所限，年来逐渐用风近
模拟出不同类型的风力机在不同风速下的最佳运
行特性，为风电技术的研究提供了便捷的仿真平场风机试验相比，模拟器不受气象条件的限制，便于在短风机且时间内对各种气象条件下的风机运行特性进行全
ｈｎｕｔｔｒａｃｒｉｇｔｈｈｔｅｉｄｃｉｎｍｏｏｃｏｄｎｏｔｅｃａｇｓｂｔｅｎｐｅｄａｄｒｎｉｇｓｅｄ，ｔｕｏｎｅｅｗｅｎｗｉｄｓｅｎｕｎｎｐｅｈｓｃｎｏｌｎｈｅｍｏｏ．Ｗｉｄｔｒｉｓｍｕａｉｎｒｓｌｏｘｉｍｏｒｐｉｔｔａｋｉｇｉｏｔｌｇｔｔｒｒｉｎｕｂｎｅｉｌｔｏｅｕｔｆｍａｍｕｐｗｅｏｎｃｎｓｒｇｖｎｉｉａｅｉｅｎｔｓｐｐｒ－ｗｈｃｈｗｓｔｔｔｉｉｌｔｎｓｓｅｉｅｉｌｄｅｆｉｎ．ｈｉｈｓｏｈａｈｓｓｍｕａｉｙｔｍｓｆａｂｅａｆｃｅｔｏｓｎｉ

双馈异步和永磁同步风力发电机特性分析

双馈异步和永磁同步风力
发电机特性分析摘要：本文分析了双馈异步和永磁同步风力发电机的工作原理，详细比
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率，可使定子频率恒定，即应满足：。

为定子电流频率，由于定子与电网相连，所以与电网频率相同；为转子机械频率，，p为电机的极对为转子电流频率。

n<n1（n1是定子旋转磁场的同步转速）时，处于亚同步运行状态，此时变流器向发电机转子提供交流励磁，发电机由定子发出电能给电网；
n>n时，处于超同步运行状态，此时发电机同时由定子
统类似，只是所采用的发电机为永磁同步发电机。

式中，—电网频率（H z）；—发电机定子输出频率Hz）； K—功率变换器频率变比。

当转速变化时，发电机定子输出频率也跟随变化，通过功率变换器将定子发出的变频变压的电能转换为与电网频率幅值一致的稳定电能。

图3 DFIG和PMSG发电量比较
结论
（1）从结构分析来看，DFIG和PMSG在技术参数上各有优缺DFIG相比PMSG变流器容量小，易于安装和维护，成本低，发电机结构简单，重量和体积比同步发电机大大减小。

但低电压穿越功能不强，需要在变流器中额外增加模块，现在DFIG的市场认可度较高，但由于其低电压穿越能力不好，所以，如果国家以后出台并网要求相关规定后，市场将倾向于同步风力发电机组。

（2）就技术成熟度来讲，目前国内外DFIG技术成熟，国内大多数兆瓦级风机均采用该机型，而PMSG国内该方面的技术尚处于研发阶段，产业链不完善，基本要依赖进口。

（3）就成本来讲，双馈式风力发电机组比同步风力发电机
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