【正文】 a,ib,ic,udc],于是得到PWM變流器的狀態(tài)方程表達式為： （）上式中以上我們得到了電壓型PWM變流器三相靜止坐標系下的數學模型,，但其交流側均為時變交流量，不利于控制系統(tǒng)的設計，為此我們應用坐標變換理論，將其轉換為dq坐標系下的數學模型為： （） 式中： ud、uq、id、iq——網側dq軸的電壓和電流； udc——輸出的直流電壓； Sd，Sq——dq坐標系下的等效開關函數； ω——電網電壓的角頻率。 雙PWM電壓型變流器直流環(huán)節(jié)的數學模型由電工理論可知,對直流濾波電容C的儲存能量可按式（325）計算,即： （） 結合圖35中的功率流向,各功率之間的關系可推導如下： （）又： （）聯(lián)立式（326）和式（327）得： （）同理,對轉子側變流器,在忽略線路損耗和功率器件損耗的情況下,運用交流側與直流側的功率平衡關系可得： （） 網側變流器的電網電壓定向矢量控制設計 由第2章的理論分析可以知道雙饋發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中的網側變流器的控制目標是在實現能量雙向流動的同時，使直流側電壓恒定，且有良好的動態(tài)響應能力，電網側的輸入電流為正弦波，功率因數可調。因此可采用電網電壓定向的矢量控制策略。由上一節(jié)推導出的電壓型PWM變流器在dq坐標系下的數學模型，即式（324）得： （）可以看出輸入電流的d軸分量和q軸分量之間存在耦合，如果假定理想的變流器終端輸入電壓為： （）則將式(331)代入式(330)整理成： （）由式（332）可知如果通過引入電流狀態(tài)反饋和電網電壓作為前饋補償，就可使電流的d軸分量和q軸分量充分解耦，因此通過電壓和電流雙閉環(huán)來設計系統(tǒng)。 轉子側變流器的定子磁鏈定向矢量控制設計 發(fā)電機并網運行時，無窮大電網電壓頻率近似為定值，即發(fā)電機始終是在工頻50Hz下運行，在這樣的頻率下，通常電機定子繞組的電阻可以忽略不計。此時，定子繞組總磁鏈與定子電壓的矢量之間的相位正好相差90176。，因此在實際應用中，以定子電壓矢量或者以定子繞組總磁鏈為參考矢量，可使控制系統(tǒng)變得相對簡單。本文以定子磁鏈定向來進行雙饋電機的閉環(huán)控制設計。，為了實現其dq軸變量之間的解耦，可采用定子磁鏈定向，使以同步轉速n1旋轉的坐標軸d與定子綜合磁鏈Ψ1相重合，則有： （） 由于發(fā)電機定子繞組直接接電網，電網電壓較高，在這種情況下可忽略定子電阻壓降，對于發(fā)電機慣例，有： （）即相電壓矢量將比磁鏈矢量滯后90176。，正好落在q軸的負方向上，由于定子接入恒定電網，電網綜合矢量為常數，采用模不變矩陣，在兩軸坐標系中，相電壓的綜合矢量的模仍為三相系統(tǒng)的相電壓幅值，因此： （） 式（335）中Um——三相系統(tǒng)相電壓幅值。由此可得： （），將式(333)代入式(310)，得到轉子勵磁電流方程為： （）將式（337）代入式（311）由此得轉子磁鏈方程： （）將式（338）代入轉子繞組電壓方程式(39)得： （） 式中：ud239。、uq239。分別為實現轉子電壓，電流解耦控制的解耦項；ΔudΔuq2分別為消除dq軸轉子電壓，電流分量間交叉耦合的補償項。 分解出這兩項構成線性組合的目的是通過電壓補償來簡化控制。獲得實現P、Q獨立可調的dq坐標系下的轉子分量電壓表達式（339）后，通過2r/3s坐標變換可獲得發(fā)電機轉子三相電壓，用作勵磁變流器所需的PWM指令，控制PWM變流器產生所需頻率、大小、相位的三相交流勵磁電壓。發(fā)電機并網運行后，機械能將不斷地轉換成電能從定子側饋入電網，在兩相坐標系下，定子的dq分量均為直流量，輸出的平均功率為： （）為實現最大風能追蹤控制，必須根據機組的轉速實時控制發(fā)電機的輸出功率，使其保持最佳方式運行，由雙饋電機運行原理及功率平衡關系可得： （） 式中： Pmec——發(fā)電機吸收的凈機械功率； Pem——電磁功率。為實現最大風能追蹤，應依據風力機最佳功率曲線和風力機轉速實時計算雙饋電機的參考輸出有功功率P1，即令Pmec與不同風速下最佳功率曲線的最大值相對應，可得： （） 將其指令作為輸入功率的給定值，通過PI調節(jié)輸出需要的勵磁電流，對于無功功率的給定可以根據電網電壓的要求設定，一般取無功功率為0。 結束語風能作為一種可再生綠色能源越來越受到世界各國的重視，風力發(fā)電技術由此也成為各國學者研究的熱點。本文以雙饋感應風力發(fā)電系統(tǒng)為研究對象，對其運行原理、控制方法等進行了基礎性的理論研究并建立了基于MATLAB的系統(tǒng)仿真模型。其主要內容如下：，包括風力機最大風能捕獲原理，雙饋發(fā)電機變速恒頻發(fā)電原理，雙饋發(fā)電機的功率流動，轉子勵磁變流器的矢量控制原理等。,通過分析雙饋感應發(fā)電機構造特點及運行原理,得到其在三相靜止坐標系下的數學模型,以及運動方程，由于靜止坐標系下的發(fā)電機方程組是一個非線性、強禍合、高階、非常系數的微分方程組,為了實現交流發(fā)電機的解耦控制,采用3s/2r坐標變換技術,將其等效為直流電機,大大簡化了雙饋感應發(fā)電機的控制,并得到兩相旋轉坐標系下的雙饋感應發(fā)電機各電磁方程,建立了在該坐標系下的狀態(tài)方程,并以此建立仿真模型；推導了網側PWM變流器在三相靜止坐標系下的數學模型，為了便于矢量控制設計，應用3s/2r坐標變換技術將其轉化成兩相旋轉坐標系下的數學模型，同時推導了雙PWM電壓型變流器中間直流環(huán)節(jié)的數學模型；基于坐標變換理論和矢量控制理論，完成了電網電壓定向的網側變流器矢量控制設計和定子磁鏈定向的轉子側變流器矢量控制設計，并建立了轉子側變流器矢量控制仿真模型。，并對系統(tǒng)的變速恒頻運行和有功無功解耦控制進行了仿真，仿真結果顯示所設計的系統(tǒng)在實現了變速恒頻發(fā)電的同時，實現了P，Q的完全解耦控制，驗證了雙饋感應風力發(fā)電系統(tǒng)理論分析和控制策略設計的正確性與可行性。參 考 文 獻[1] 王長貴，崔容強，[J].北京，中國電力出版社,2003.[2] [J].遼寧氣象，2003.[3] 許洪華，郭金東，鄂春良. 世界風電技術發(fā)展趨勢和我國未來風電發(fā)展探討[J].電力設備，2005.[4] 馬洪飛，徐殿國，苗立杰. 幾種變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)控制方案的對比分析[J].電工技術雜志，2000.[5] 潘文霞，陳允平，[J].中小型電機，2001.[6] 葉杭冶. 風力發(fā)電機組的控制技術[J]. 北京,機械工業(yè)出版社，2002.[7] 劉其輝，賀益康，趙仁德. 變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)最大風能追蹤控制[J]. 電力系統(tǒng)自動化，2003.[8] 卞松江, 變速恒頻風力發(fā)電關鍵技術研究[D]..[9] J．GSlootweg．S．W．H．de Haan,et a1．General Model for Representing Variable Speed Wind Turbines in Power System Dynamics Simulations[J].IEEE Transaction on Power Systems, 2003.[10] 潘文霞，艾斯卡爾，史林軍等．變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)控制方案的分析與比較[J]．太陽能，2004.[11] . ElSattar,. Saad,. Shams response of doubly fed induction generator variable speed wind turbine under fault[J].Electric Power Systems Research,2008,().[12] 李亞林，李含善，[J].電力科學與工程，2007,23(3).[13] 劉芳宇，[J].電氣技術，2007,(11).[14] [J].黑龍江科技信息,2008,(33). [15] [D].2006.[16] [D].2008.[17] 張先勇，吳捷，[J].陜西科技大學學報(自然科學版) ，2007，25(1).[18] [D].2007.[19] 任永峰，李含善，[J].電力系統(tǒng)及其自動化學報，2009，21(5). 致 謝本論文在XXX教授的悉心指導下完成。XX老師淵博的專業(yè)知識、嚴謹的治學態(tài)度、循循善導和嚴格要求，使我的論文工作得以順利地完成。在此對恩師XXX教授表示崇高的敬意和由衷的感謝。衷心感謝我的家人這么多年來對我的關心和培育，我的每一分成長，取得的每一點成績，都與他們一直以來所給予的無私幫助和支持分不開。老師淵博的學識、嚴謹的治學態(tài)度使我受益匪淺，將激勵著我在今后的工作中不斷進取，永不怠慢。值此論文完成之際，特向趙毅君老師表示衷心的感謝！ XXX X年