【正文】 +++?? + ???? ?? + ???? ?? + ?? ?? ?? + ?? + ?? ?? ?? + ???? ++?? ?? 1 ?? + ?? ?? ?? + ???? ?? ?? ?? ?? + ?? + ?? ?? ?? + ???? ???? ?? +?? ?? ?? + +?? + ?? ?? ?? + 圖 41 正轉同步旋轉 dq? 坐標中 DFIG 的正序分量等效電路 第 4 章 不平衡情況下雙饋風機的數(shù)學模型 31 +++???? ???? ++???? ???? ???? +?? ? ?? ?? ?? ? ?? ? ?? ?? ?? ? ?? ? ???? ?? ? ?? ? ?? ?? ?? ? ?? ? ?? ?? ?? ? ?? ???? ?? ? ?? ? ?? ?? ?? ? ?? ?? 1 ?? ? ?? ?? ?? ? 圖 42 反轉同步旋轉 dq? 坐標中 DFIG 的負序分量等效電路 令 1ω?? ,則可得 (33)可得不平衡電網(wǎng)電壓條件下，正轉同步旋轉 dq? 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 1sdqs d q s s d q s d qrdqr d q r r d q s l r d qdU R I jdtdU R I jdt? ??? ???? ? ??? ? ??? ? ? ????? ? ? ??? (428) sdq s sdq m rdqrdq m sdq r rdqL I L IL I L I?? ? ? ?? ? ?? ?????? (429) 根據(jù)式 (417)，可知式 (428)和式 (429)中 12 jts d q s d。 然后根據(jù)式 (424)和 (425)可得正轉同步旋轉坐標系中雙饋風力發(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，反轉同步旋轉坐標系 dq? 、 dq? 中，以各自的正、負序分量表達的靜止 ?? 坐標系中的定、轉子電流、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機的數(shù)學模型 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 坐標系中矢量形式的以饋電機定、轉子電壓和磁鏈方程 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，分別進行正、反轉同步速旋轉的坐標變換，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? ? ?? ? ???表示正轉同步旋轉坐標 系 中的正序分量，是直流量； dq d qF f jf? ? ?? ? ???表示正轉同步旋轉坐標中 系 的負序分量， 是 二倍頻的交流量； dq d qF f jf? ? ?? ? ???表示反轉同步旋轉坐標系中的負序分量，是直流量； dq d qF f jf? ? ?? ? ???表示反轉同步旋轉坐標系中的 正 序分量， 是二倍頻的交流量。 在討論前，先定義有一個正轉同步旋轉 dq? 坐標系以 1? 的角速度沿逆時針旋轉，而反轉同步坐標系以 1?? 的角速度順時針旋轉。 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? 分別表示為負序分量的初相位和幅值，而下標 ―+‖和 ―‖分別表示正序和負序分量。 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 雙饋風機的建模與輸出特性 25 建立的電機模型中，調節(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果。 本章小結 本章研究了電網(wǎng)電壓正常情況下，雙饋風力發(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本科生畢業(yè)設計（論文） 24 分析的關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 雙饋風機外部結構 第 3 章 雙饋風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 燕山大學本科生畢業(yè)設計（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，而轉子電壓設為 0，定子電阻為 ，轉子電阻為 ，轉子電感為 ，定子電感為 ，定轉子互感為 ，第 3 章 雙饋風機的建模與輸出特性 19 負載轉矩為 m，轉子的轉動慣量為 。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 [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 id