【文章內容簡介】 圖 33 定子邊功率因素 )(fcos 2s P?? 當負載較小時功率因數(shù)較低，隨著負載的增加功率因數(shù)也逐漸增大達到 1。 四、 電磁轉矩特性 )(fT 2P? 雙饋電機調速系統(tǒng)的仿真研究 10 圖 34 電磁轉矩特性 )(fT 2P? 穩(wěn)定運行時雙饋電機的轉矩方程為 02e TTT ?? ，空載時電磁轉矩 0e TT? ，隨著負載的增大電磁轉矩 Te隨 2P 的變化近似為一條直線。 五、 效率特性12PP?? 圖 35 效率特性12PP?? 空載時 02?P , 0?? ,雙饋電機的效率誰輸出功率的怎大而略微減小。 4 雙饋風力發(fā)電機的數(shù)學模型 雙饋電機調速系統(tǒng)的仿真研究 11 雙饋風力發(fā)電機的數(shù)學模型可以通過坐標變換得到簡化并 降 階，但其非線性、多變量的本質并沒有改變。因此，需要雙饋風力發(fā)電機調速系統(tǒng)具有高動態(tài)性能時，必須面向一個動態(tài)模 [11]。 建立雙饋發(fā)電機模型時常常做如下假設：忽 略空間諧波、三相繞組對稱（在空間上互差 ?120 的空間電角度），由此產(chǎn)生的磁勢沿氣隙圓周按正選規(guī)律分布；忽略鐵芯損耗；雙饋電動機的磁鏈、電壓、電流等物理量都是取其基波進行研究。不考慮頻率和溫度的變化對繞組電阻的影響。雙饋風力發(fā)電機的轉子折算到定子側，折算后的每相匝數(shù)都近乎相等。將雙饋風力發(fā)電機的等效為三相異步電動機的物理模型。定子三相繞組為 A、 B、 C，轉子繞組為 a、 b、 c隨轉子而旋轉。 ? 為轉子和定子間的空間角位移變量， 并規(guī)定各繞組電壓 、電流、磁鏈的正方向符合電動機慣例和右手螺旋定則， 可得到雙饋電動機電壓方程、磁鏈方程、轉矩方程、運動方程。 abc 坐標系下的數(shù)學模型 （ 1）電壓方程 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????cbaCBABAcbaCBAiiiiiiRRRRRRuuuuuu??????p000000000000000000000000000000cbaC222111 () 式中 Au ， Bu ， Cu ， au ， bu ， cu —— 定子和轉子相電壓的瞬時值； Ai ， Bi ， Ci ， ai ， bi ， ci —— 定子和轉子相電流的瞬時值； A? ， B? ， C? ， a? ， b? ， c? —— 定子和轉子各相繞組的磁鏈； p —— 微分符號 dtd 。 （ 2）磁鏈方程 ??????????????????? rsrrrs srssrs iiLL LLψψ () ? ?TCBA ????sψ () ? ?Tcba ????rψ () 雙饋電機調速系統(tǒng)的仿真研究 12 ????????????????????lsmsmsmsmslsmsmsmsmslsmsLLL21L21L21LLL21L21L21LLssL () ????????????????????lrmrmrmrmrlrmrmrmrmrlrmrLLL21L21L21LLL21L21L21LLrrL () ??????????????????????????????c o s)120c o s ()120(c o s)120(c o sc o s)120c o s ()120c o s ()120(c o sc o sL msTsrrs LL () ssL —— 定子交鏈的磁通； rrL —— 轉子交鏈的磁通； msL —— 定子繞組交鏈的最大互感磁通對應的轉子互感； mrL —— 定子繞組交鏈的最大互感磁通對應的轉子互感； 其中 mrms LL ? ； lsL 、 lrL 為定子、轉子漏電感。 （ 3）轉矩方程 ?????? ?????? rsrTssrsTr iθLiiθLipn21eT () pn —— 為極對數(shù)； （ 4） 運動方程 ???pppLe nKnDdtdnJTT ???? () dtd??? ； LT —— 為負載轉矩 )( mN? ； J—— 轉動慣量 )( 2mkg? ； D—— 與轉速成正比的阻轉矩阻尼系數(shù)； K—— 扭轉彈性阻尼系數(shù)； 雙饋電機調速系統(tǒng)的仿真研究 13 雙饋 風力 發(fā)電機 dq0 坐標變換下的數(shù)學模型 利用變換矩陣滿足變換前后功率保持不變的原則，根據(jù)研究對象選取不同的坐標系，使得經(jīng)過變換后新坐標系下的表達式方程中某些變量成為零元素，目的是為了達到解耦。 在三相對稱的條件下按電動機慣例建立雙饋風力發(fā)電機模型 ua i ai bu bi cu ci Au Bi Bu Au Ci CABCabcθω 圖 41雙饋電機的三相異步電動機等效物理模型 （ 1）電壓方程 ?????????????????????????dtddtduuqrdrrsdrqrrsds??????????????)(iRu)(iRudtdiRdtdiRqrrqrdrrdrqsdssqssqsdsqssdss () （ 2） 磁鏈方程 ???????????????????)()()()(qqqrrqrdrqsdsrsmldrdsmdrlrqrqsmqslsdrdsmdslsiiLiLiiLiLiiLiLiiLiL???? () 式中： ? —— 磁鏈； sL 、 rL —— 定子、轉子自感； mL —— 定子、轉子互感； 雙饋電機調速系統(tǒng)的仿真研究 14 s? 、 r? —— 為定子、轉子角頻率； 將 ()帶入 ()中可得 ? ?? ?? ?? ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????qrdrqsdslsmlsmmlrmlr2qrdrqsds22222qrdrqsdsuuuuL0L00L0LL0L00L0L)(1iiii)()()()()(1dtdidtdidtdidtdilrlsmlsrlrlsrsmsmsmlsrlrlsrsmslsrmlsrmsmrmlrrlrSmrslrlssmlrrmrmrslrlsslrSlrlsmLLLLRLLLLRLLLLLLRLLLRLRLLLRLLLLLLRLLLLRLLL???????????????? () （ 3）轉矩方程為： )(nT pe qrdsdrqsm iiiiL ?? () （ 4）運動方程為： ???pppLe nKnDdtdnJTT ???? () 風力發(fā) 電機在 ?? 靜止坐標下的數(shù)學模型 雙饋風力發(fā)電機的數(shù)學模型比較復雜，希望通過坐標變換使之化簡。通過坐標變換將三相靜止坐標 abc 上的雙饋電機模型轉換為靜止坐標 ?? 系上。 雙饋電機調速系統(tǒng)的仿真研究 15 圖 42 用靜止坐標表示的異步電動機的等效電路 (1)電壓方程 ????????????????????????????????????????????????????????rrssrrrmmrrrmmmssmssrrssiiiipLRLpLLLpLRLpLpL0pLR00pL0pLRuuuu () (2)磁鏈方程 ??????????????????????????????????????????????????????rrssrmrmmsmsiiiiLLLLLLLL00000000rrss () (3)電磁轉矩方程 )iiii(nT rsrse ???? ?? mp L （ ） dq0同步旋轉坐 標變換下按定子磁場定向的數(shù)學模型 從 () 和 ()雙饋風力發(fā)電機經(jīng)坐標變換后，在數(shù)學模型上得到了簡化，但是方程還是很復雜，系統(tǒng)依然存在強耦合。利用三相坐標因此采用雙饋發(fā)電機在 dq0 同步旋轉坐標變換下按定子磁場定向方法來進一步簡化發(fā)電機電磁轉矩表達式，在定子和轉子三相對稱、繞組匝數(shù)相等的條件下，建立雙饋風力發(fā)電機的模型為： 采用 dq0 同步旋轉坐標下定子 q 軸磁場定向，有 ?????0dssqs?