【正文】 +++?? + ???? ?? + ???? ?? + ?? ?? ?? + ?? + ?? ?? ?? + ???? ++?? ?? 1 ?? + ?? ?? ?? + ???? ?? ?? ?? ?? + ?? + ?? ?? ?? + ???? ???? ?? +?? ?? ?? + +?? + ?? ?? ?? + 圖 41 正轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn) dq? 坐標(biāo)中 DFIG 的正序分量等效電路 第 4 章 不平衡情況下雙饋風(fēng)機的數(shù)學(xué)模型 31 +++???? ???? ++???? ???? ???? +?? ? ?? ?? ?? ? ?? ? ?? ?? ?? ? ?? ? ???? ?? ? ?? ? ?? ?? ?? ? ?? ? ?? ?? ?? ? ?? ???? ?? ? ?? ? ?? ?? ?? ? ?? ?? 1 ?? ? ?? ?? ?? ? 圖 4。 然后根據(jù)式 (424)和 (425)可得正轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中雙饋風(fēng)力發(fā)電機的正序分量等效電路，如圖 41。 sdq sd sqI i ji? ? ?? ? ???, sdq sd sqI i ji? ? ?? ? ???, rdq rd rqI i ji? ? ?? ? ???, rdq rd rqI i ji? ? ?? ? ???。 由式 (415)和式 (417)可求得正，反轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 dq? 、 dq? 中，以各自的正、負(fù)序分量表達(dá)的靜止 ?? 坐標(biāo)系中的定、轉(zhuǎn)子電流、電壓以及磁鏈方程 11j t j ts sdq sdqj t j tr rdq rdqU U e U eU U e U e????????????? ?????? (521) 11j t j ts sdq sdqj t j tr rdq rdqee??????? ? ?? ? ? ??????? ?????? (522) 11j t j ts sdq sdqj t j tr rdq rdqI I e I eI I e I e????????????? ?????? (523) 其中 sdq sd sqU u ju? ? ?? ? ???, sdq sd sqU u ju? ? ?? ? ???, rdq rd rqU u ju? ? ?? ? ???, rdq rd rqU u ju? ? ?? ? ???。 ? ? ()s s s s s s sI I jI I I j I I? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?。 ? ? )(s s s s s s sjj? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?。 不平衡條件下雙饋風(fēng)機的數(shù)學(xué)模型 首先令式 (33)中的 ω0? ，即可得到不平衡電網(wǎng)電壓下兩相靜止 坐標(biāo)系中矢量形式的以饋電機定、轉(zhuǎn)子電壓和磁鏈方程 ss s srr r r r rdU R IdtdU R I jdt??? ? ? ???? ? ? ? ? ??? ??? ?????? ? ? ??? (419) s s s m rr m s r rL I L IL I L I?? ?? ???? ?? ???? ????? (420) 式中， ? ? ()s s s s s s sU u ju u u j u u? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?。 利用式 (414)對 (411)式，分別進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)同步速旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)變換，有 12jtd q d q d q d q d qF F F F F e ??? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? (417) 12jtd q d q d q d q d qF F F F F e ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? (418) 式中 dq d qF f jf? ? ?? ? ???表示正轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo) 系 中的正序分量，是直流量； dq d qF f jf? ? ?? ? ???表示正轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)中 系 的負(fù)序分量， 是 二倍頻的交流量 ； dq d qF f jf? ? ?? ? ???表示反轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的負(fù)序分量，是直流量； dq d qF f jf? ? ?? ? ???表示反轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的 正 序分量， 是二倍頻的交流量。 在討論前，先定義有一個正轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn) dq? 坐標(biāo)系以 1? 的角速度沿逆時針旋轉(zhuǎn)，而反轉(zhuǎn) 同步坐標(biāo)系以 1?? 的角速度順時針旋轉(zhuǎn)。 對于任意的三相電磁量 af ， bf ， cf ，由對稱分量法得： a a ab b bc c cf f ff f ff f f????????????????? (41) 其中， 111()( 2 / 3 )( 2 / 3 )ambmcmf f c os tf f c os tf f c os t??? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?????? ? ???? ? ?? (42) 111()( 2 / 3 )( 2 / 3 )ambmcmf f c os tf f c os tf f c os t??? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?????? ? ???? ? ?? (43) 式 中， 112 f??? 為電網(wǎng)電壓的角頻率； ?? 和 mf? 分別表示為正序分量的初相位和幅值， ?? 和 mf? 分別表示為負(fù)序分量的初相位和幅值，而下標(biāo) ―+‖和 ―‖分別表示正序和負(fù)序分量。 給出了不平衡度計算方法，建立了不衡度計算模塊，接入到所第 3 章 雙饋風(fēng)機的建模與輸出特性 25 建立的電機模型中，調(diào)節(jié)電壓使電機分別運行在不平衡度為 3%和 5%的情況下，比較分析兩種情況下，電機輸出特性的變化情況，得出了一些有用的結(jié)果。 本章小結(jié) 本章研究了電網(wǎng)電壓正常情況下，雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運行原理及其輸出特性。再具體分析不平衡度為 3%， 到 發(fā)生不平衡時電機轉(zhuǎn)速的波動情況，可以看到其波動周期為 ，即頻率為 100HZ，是電網(wǎng)電壓頻率的 2 倍， 這就是后面燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 分析的關(guān)于不平衡情況下電機運行的 2 倍頻波動。 t / sIsabc/A0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 6 4 202460 . 5 圖 319 不平衡度為 3%時定子電流波形 Isabc/A0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 4 2024t / s 圖 320 不平衡度為 10%時定子電流波形 圖 319 和 320 表示了不平衡度為 3%和 10%時時定子電流的波形，從圖上可以看到不平衡度越大，電流畸變越大， 這種電流在實際中會導(dǎo)致定子繞組發(fā)熱，影響電機壽命。在仿真中發(fā)生不平衡的時間為 到 ，仿真時間為 。 雙饋電機 正 常情況下 的仿真 利用式 (33)到 (38)搭建了 Matlab 下的仿真模型，各個模塊 的情況 分別如下圖 ： 00 K r p mD i s c r e t e ,T s = 5 e 0 0 5 s .p o w e r g u ini si rV a b cT e8 . 8 5T LP Q sU a b cG r i d[ V a b c ]Q sP s[ V a b c ]T eu s _ a b cu r du r qT Li s _ a b ci r _ a b cw rD F I G 圖 32 雙饋風(fēng)機外部結(jié)構(gòu) 第 3 章 雙饋風(fēng)機的建模與輸出特性 17 3w r2i r _ a b c1i s _ a b cd q 0t h e t aa b cd q 0t h e t aa b ca b ct h e t adqa b ct h e t adq1s1sQ sP s[ t h e t a _ r 0 ]t h e t a _ st h e t a _ st h e t a _ st h e t a _ st h e t a _ sf ( u )f ( u )U s dU s qU r dU r qT Lwi s di s qi r di r qw rD F I G002 * 5 0 * p i3T L2u r _ a b c1u s _ a b c圖 33 DFIG 內(nèi)部 模塊 2p h i s q1p h i s d1s1sR sR s5w4i s q3U s q2i s d1U s d 圖 34 定子電壓模塊 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 2p h i r q1p h i r d1s1sR rR r5w w r4i r q3U r q2i r d1U r d 圖 35 轉(zhuǎn)子電壓模塊 4i r q3i r d2i s q1i s d K L r K L sL r K K L s4p h i r q3p h i r d2p h i s q1p h i s d 圖 36 磁鏈計算模塊 1w rS u b t r a c t 1S u b t r a c tP r o d u c t 1P r o d u c t1sT e K G a i n 1 K G a i n5T L4i r q3i r d2i s q1i s d 圖 37 機電運動模塊 仿真參數(shù)如下，定子三相交流電壓 頻率 為 50Hz， 幅值 380V，初始相位角了 0，電機的極對數(shù)為 2，而轉(zhuǎn)子電壓設(shè)為 0，定子電阻為 ，轉(zhuǎn)子電阻為 ，轉(zhuǎn)子電感為 ，定子電感為 ，定轉(zhuǎn)子互感為 ，第 3 章 雙饋風(fēng)機的建模與輸出特性 19 負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 m，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量為 。在仿真中只需要改三相電壓值就可以改變 電壓不平衡 度 。 (3)電磁轉(zhuǎn)矩方程 ()e p m sq rd sd rqT n L i i i i= (35) (4)機電運動方程 rel p dwJTT n dt= (36) (5)功率方程 1 .5 ( )1 .5 ( )s sd sd sq sqs sd sd sq sqp u i u iq u i u i? ? ??? ? ? ?? (37) 不平衡度的計算方法 在 文獻(xiàn) [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。 sL 為 dq 坐標(biāo)系下定了繞組等效為兩相間繞組的互感，且 s m lsL L L??。 (1) 電壓方程 sdsd s sd s sqsqsq s sq s sdrdrd r rd sl rqrqrq r rq sl rddu R idtdu R idtdu R idtdu R idt?????????????? ? ????? ? ????? ? ? ???? ? ? ??? (33) 第 3 章 雙饋風(fēng)機的建模與輸出特性 15 式中： sdu ， squ ， rdu ， rqu 分別為定子、轉(zhuǎn)子電壓的 d、 q 軸分量； sdi ， sqi ， rdi ， rqi 分別為定子、轉(zhuǎn)子電流的 d、 q 軸分量 ； sd? ， sq? ， rd? ， rq? 分別為定子、轉(zhuǎn)子磁鏈的 d、 q 軸分量； sω 、 rω 分別為定、 轉(zhuǎn)子磁鏈的角速度； slω ω ωsr??為 dq 坐標(biāo)系相 對于轉(zhuǎn)子的 電 角速度，稱為轉(zhuǎn)差角速度。而三相靜止坐標(biāo)變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)需要經(jīng)過兩個步聚：首先 是三相靜止坐標(biāo)到兩相靜止