基于Simulink搭建的变速恒频双馈风力发电模型
1、双馈风力发电机运行原理
基于变速恒频控制技术的交流励磁双馈发电系统主要由风机、变速箱、双馈发电机、变频器、励磁系统和控制系统组成。定子侧接电网,转子侧外接变频器实现交流励磁。
2、双馈发电机的数学模型
双馈异步发电机是一个高阶非线性强耦合的多变量系统,将矢量控制技术应用于双馈发电机,可实现发电机输出有功功率、无功功率的解耦控制。调节风电机组转速可控制有功功率,进而实现最大风能捕获的追踪控制;调节电网功率因数可控制无功功率,提高风电机组及电力系统运行的静、动态稳定性。
本期选用在空间以恒定同步转速转动的两相旋转坐标系中的变量来描述电机的各个方程。这里忽略铁心损耗、饱和等,定子为发电机惯例,转子为电动机惯例,则在同步坐标系下双馈电机数学模型可表示为:
电压方程:
磁链方程:
电磁转矩:
定子有功功率:
定子无功功率:
机电运动方程:
式中,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,Ls,Lr,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
利用Matlab/Simulink建立变速恒频双馈风力发电系统仿真模型:
其中,风速模块:
渐变风:
阵风:
基本风:
随机风:
风力机模块:
4、仿真分析
本期首先分析了变速恒频双馈风力发电机的结构和其工作原理,并对其进行了数学建模。其次,建立了变速恒频双馈风力发电系统的仿真模型,仿真结果表明,采用矢量控制的变速恒频双馈风力发电机响应速度快,能满足系统的要求,很好地达到了功率的解耦控制,具有良好的可行性,对实验系统的建立提供了理论依据。
基于Simulink搭建的变速恒频双馈风力发电模型
1、双馈风力发电机运行原理
基于变速恒频控制技术的交流励磁双馈发电系统主要由风机、变速箱、双馈发电机、变频器、励磁系统和控制系统组成。定子侧接电网,转子侧外接变频器实现交流励磁。
2、双馈发电机的数学模型
双馈异步发电机是一个高阶非线性强耦合的多变量系统,将矢量控制技术应用于双馈发电机,可实现发电机输出有功功率、无功功率的解耦控制。调节风电机组转速可控制有功功率,进而实现最大风能捕获的追踪控制;调节电网功率因数可控制无功功率,提高风电机组及电力系统运行的静、动态稳定性。
本期选用在空间以恒定同步转速转动的两相旋转坐标系中的变量来描述电机的各个方程。这里忽略铁心损耗、饱和等,定子为发电机惯例,转子为电动机惯例,则在同步坐标系下双馈电机数学模型可表示为:
电压方程:
磁链方程:
电磁转矩:
定子有功功率:
定子无功功率:
机电运动方程:
式中,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,Ls,Lr,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
利用Matlab/Simulink建立变速恒频双馈风力发电系统仿真模型:
其中,风速模块:
渐变风:
阵风:
基本风:
随机风:
风力机模块:
4、仿真分析
本期首先分析了变速恒频双馈风力发电机的结构和其工作原理,并对其进行了数学建模。其次,建立了变速恒频双馈风力发电系统的仿真模型,仿真结果表明,采用矢量控制的变速恒频双馈风力发电机响应速度快,能满足系统的要求,很好地达到了功率的解耦控制,具有良好的可行性,对实验系统的建立提供了理论依据。
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