【正文】 科技綜述，2010,8(20):5557.致謝 致謝在本論文完成之際,我要向所有曾經給予我教導!支持!關心和幫助的人表示最衷心的感謝!首向我的導師殷桂梁教授表示深深的謝意和敬意!其次向帶我的孫瑞學長表示深深的感謝。在Matlab現有的風力發(fā)電模塊中加入不平衡，研究了與電網連接的風力機在不平衡情況下的輸出特性。它的缺點是與實際情況也許相差較大。利用對稱分量的方法，建立了DFIG在正轉和反轉坐標系中分別由各自正，負序分量表示的DFIG電壓，和磁鏈方程，畫出了正反轉坐標系下DFIG的等效電路模型。同理，根據式(426)和(427)，可得反轉同步旋轉坐標系中雙饋風力發(fā)電機的負序分量等效電路，如圖42所示。利用式(31)中的三相靜止坐標到兩相靜止坐標的轉換公式將式(41)變換后，得到： (44)其中，定義 (45) (46)則有 (47)將式(42)和式(43)分別代入式(45)和式(46)中，有 (48) (49)而在兩相靜止的坐標系中，定義電磁量的空間矢量F形式如下 (410)把式(48)和式(49)代到(410)，并參考歐拉公式(，就可以導出如下關系： (411)其中， (412) (413)式(412) 和(413)中和分別表示了在兩相靜止坐標系中的正序空間矢量和負序的空間矢量，并且它們都是時間函數。圖321 不平衡度為3%時電機轉速波形圖322 不平衡度為10%時電機轉速波形圖323 不平衡度為3%圖322和圖323分別表示了不平衡度為3%和10%時電機轉速的波形，可以看到發(fā)生不平衡時電機轉速有較大的波動，尤其是當不平衡度為10%時轉速波動幅值達到了500轉，這對發(fā)電機運行是很不利的。(3)電磁轉矩方程 (35)(4)機電運動方程 (36)(5)功率方程 (37) 不平衡度的計算方法在文獻[18]中，介紹了多種不平衡度的計算方法，在這里選擇較為簡單常用的一種即可。 雙饋風力發(fā)電機的數學模型雙饋電機在ABC三相靜止坐標下的數學模型是一個非線性、強耦合、時變性的多變量系統(tǒng)，模型較為復雜，系統(tǒng)分析和求解十分困難，而且對控制系統(tǒng)的設計也十分不利。鼠籠式感應電機在變頻調速時僅由定子側供電，而雙饋感應電機則不同，它由轉子側和定子側一起饋送電能，所以稱為“雙饋”發(fā)電機。一般。圖21 風速模型總圖圖22 陣風模塊仿真圖圖23 階躍風模塊圖24 風速模型仿真圖 風力機模型的建立風力機是風力發(fā)電的重要部分，它以風能作為輸入，輸出機械能。在Matlab現有的風力發(fā)電模塊中加入不平衡，研究了與電網連接的雙饋風力發(fā)電機在不平衡情況下的輸出特性。 研究的主要內容由于雙饋風力發(fā)電機組具有變流器容量小、效率高、并網靈活等優(yōu)點，雙饋風力發(fā)電機組在容量變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)中應用廣泛，電網對風力發(fā)電系統(tǒng)在電網異常尤其是電網電壓不平衡下的運行，提出了更嚴格的要求，本文著重分析了雙饋風機的建模和它在不平衡情況下的輸出特性。2. 針對電網電壓不對稱時負序電流對定子側有功功率、無功功率、電磁轉矩和直流側電壓的影響，提出電流正序分量跟蹤控制策略，并在轉子側和網側變換器的控制中對電網電壓的正、負序分量分別處理。在目前的商業(yè)運營中，MW級變速恒頻風力發(fā)電產品主要有雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)和永磁同步電機直驅型風力發(fā)電系統(tǒng)，由于雙饋電機所需的變流器容量較小，既能滿足風輪機調速范圍的要求又降低了變流器的容量，具有較強的價格優(yōu)勢，并且通過采用適當的控制策略，能夠滿足電網對風力發(fā)電系統(tǒng)的要求，雙饋風力發(fā)電機組在變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)中得到廣泛的應用。雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)輸向電網的總有功功率和無功功率也包含脈動，會給整個風力發(fā)電系統(tǒng)帶來損耗增大、發(fā)熱過多、過壓、過流等問題。背靠背變流器由電網側變流器(Grid Side Converter，簡稱GSC)和電機轉子側變流器(Machine Side Converter，簡稱MSC)構成，其中電網側變流器采用電網電壓定向的矢量控制來實現對直流母線電壓和電網電流的，電機側變流器采用定子磁鏈定向(Stator Flux Oriented，簡稱SFO)或定子電壓定向(Stator Voltage Oriented，簡稱SVO)的矢量控制實現對雙饋電機定子輸出有功功率、無功功率的調節(jié)。此外人們大量使用煤炭、石油和天然氣對大自然造成嚴重破壞，并且嚴重污染地球環(huán)境。然后利用坐標變換的方法研究了雙饋風力發(fā)電機正常情況下的dq坐標下的數學建模,并通過Matlab仿真軟件研究了它在正常情況下的輸出特性。目標：給出理論分析和Matlab仿真分析結果。基本要求1．遵守畢業(yè)設計期間的紀律，按時答疑；2．獨立完成設計任務，培養(yǎng)基本的科研能力；3．設計說明書一份（不少于2萬字），A0圖紙一張；英文資料翻譯不少于5千字；說明書要求條理清晰、文筆通順，符合畢業(yè)設計撰寫規(guī)范的要求；論文、圖紙中的文字符號符合國家現行標準；4. 完成相關的實驗，并反映在論文中。又通過文獻了解了不平衡度的計算方法，搭建了不平衡度計算模塊。環(huán)境惡化和能源危機使新能源的尋求成為亟待解決的問題。這些傳統(tǒng)矢量控制均假設電網電壓理想，即三相電網電壓幅值相等，相位互差120。 國內外研究動態(tài)風力發(fā)電簡單來說就是通過風輪機及其控制系統(tǒng)將風能轉化為機械能，通過發(fā)電機及其控制系統(tǒng)將機械能轉化為電能的過程。 不對稱電網下DFIG變流器的控制風力發(fā)電機組裝機容量的不斷提高，風電容量在總電網容量中所占的比重越來越大，這種沒有考慮電網電壓不平衡控制的雙饋風力發(fā)電機在不平衡的電網電壓下會產生功率波動和機械振動，影響所在區(qū)域電網的穩(wěn)定性，在某些情況下不得不將風力發(fā)電機從系統(tǒng)中解裂，從而引起局部地區(qū)停電。轉子側變流器采用正序電流跟蹤的滯環(huán)控制，實現了電流的無差跟蹤。論文主要研究內容如下：首先主要研究了風力發(fā)電機組的兩個基本模塊，包括風速模型和風力機模型。35第2章 風速模型和風力機模型的建立 第2章 風速模型和風力機模型的建立 風速模型的建立 本文采用最簡單的風速模型進行分析，這種風速模型一般包括四種分量：基本風，階躍風，陣風和隨機風。而它輸出機械能的效率取決于風速以及風機的風能利用系數。將(25)到(210)綜合起來用matlab搭建的仿真圖見25到28圖。由于雙饋電機由轉子側提供交流勵磁，所以雙饋電機也稱作異步化同步電機或交流勵磁同步電機。而通過坐標變換可以使原來三相坐標下基波正弦變量變換成兩相旋轉坐標系下的直流分量，這樣分析就變得簡單。本文選擇的是利用線電壓基波有效值來計算不平衡度，公式如下： (38)式中，其中、為線電壓基波有效值。再具體分析不平衡度為3%，即頻率為100HZ，是電網電壓頻率的2倍，這就是后面分析的關于不平衡情況下電機運行的2倍頻波動。在討論前，先定義有一個正轉同步旋轉坐標系以的角速度沿逆時針旋轉，而反轉同步坐標系以的角速度順時針旋轉。圖 41 正轉同步旋轉坐標中DFIG的正序分量等效電路圖 42 反轉同步旋轉坐標中DFIG的負序分量等效電路令,則可得(33)可得不平衡電網電壓條件下，正轉同步旋轉坐標系中包括正、負分量在內的矢量形式DFIG定、轉子電壓和磁鏈方程 (428) (429)根據式(417)，可知式(428)和式(429)中， 與電網連接的雙饋風機不平衡情況下的仿真利用Matlab中名為“wind_power_balance”的模塊，修改參數，進行仿真。在Matlab現有的風力發(fā)電模塊中加入不平衡，研究了與電網連接的風力機在不平衡情況下的輸出特性。風力機的建模采用了簡化的經驗公式。41參考文獻 參考文獻1 (上) [J]. 節(jié)能與環(huán)保, 2006,(3)。本論文從選題到研究實驗以及論文的撰寫都是在殷老師和學長的悉心指導下完成的，老師對學科未來研究方向的敏銳洞察和孜孜不倦的教學態(tài)度使我受益匪淺,特別是在許多關鍵問題上的老師與學長的正確指導才使得本論文得以順利完成。三相電壓不平衡度的不同計算方法對比。最后，運用對稱分量法研究了不平衡條件下，雙饋風機的數學模型，建