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1、摘 要论 文 题 目: 双 馈 发 电机 控 制 方 法 研 究学 科 专 业 : 电力 系 统 及 其 自动 化研究 生 : 陈 谦签名 :指 导 教 师 : 王 德 意教 授签 名 :杨 国清讲 师签名 :摘要双 馈 发 电机 可 实 现 变 速 恒 频 运 行 ，具 有 优 越 的稳 态 和 暂 态 运 行 性 能 ，特 别 适 用 于风 力 发 电 、变 水 头 水 力 发 电 以及 抽 水 蓄 能 发 电系 统 。采 用 合 适 的 控 制 策 略 是 发 电机 能 够 发 挥 其 良好 的 调 节 性 能 、运 行 的 灵 活 性 及 可 靠 性 的 关 键 。本 文 在 详 细
2、分 析 双 馈 发 电机 的数 学 模 型 和 基 本 特 性 的基 础 上 推 导 了双 馈 发 电机 的 矢 量 控 制 方 法 ，建 立 了基 于 P SC A D 尼倒叮D C 环 境 下 的 仿 真 平 台 ，以双 馈 风 力 发 电机 为 例 详 细 分 析 了 电 网 电压 不 平 衡 情 况 下 双 馈 发 电机 的 控 制 方 法 ，进 行 了仿 真 验 证 。本 文 的 主 要 工 作 如 下 :分 析 了双 馈 电机 的基 本 理 论 及 基 本 特 性 ，推 导 了矢 量 变 换 的数 学 过 程 ，搭 建 了双 馈 发 电机 的数 学 模 型 ，总 结 了双 馈 发
3、电机 的 能 量 转 换 关 系 。阐 述 了矢 量 控 制 的 基 本 概 念 ，分 析 了基 于 定 子 磁 场 定 向 的 矢 量 控 制 的 基 本 原 理 ，推 导 了基 于 定 子 磁 场 定 向 的 矢 量 控 制 时 发 电机 的 功 率 方 程 ，搭 建 了基 于 定 子 磁 场 矢 量 控 制 策 略 的 控 制 系 统 的框 图 。阐 述 了双 P W M 变 流 器 的 基 本 概 念 和 工 作 原 理 ，推 导 出 网侧 三 相 P W M 变 流 器 基 于 开 关 函 数 的 一 般 数 学 模 型 ，并 采 用 电 网 电压 定 向 的 矢 量 控 制 ，使
4、交 流 侧 输 入 电流 分 为 有 功 分 量 和 无 功 分 量 ，分 别 控 制 此 有 功 无 功 分 量 以 实 现 交 流 侧 单 位 功 率 因 数 控 制 和 直 流 环 节 电 压 控 制 。在 P SC A D 尼M T D C 环 境 下 搭 建 了仿 真 系 统 平 台 ， 完 成 了对 控 制 策 略 的仿 真 验 证 。以 双 馈 风 力 发 电机 为 例 阐 述 了 电 网 电压 不 平 衡 对 电机 和 风 力 机 的 危 害 ，在 双 馈 发 电机 原 有 的 控 制 策 略 中增 加 了 负 反 馈 控 制 ，转 子 侧 负 反 馈 的 目标 是 抑 制 电
5、磁 振 荡 ，网 侧 负 反 馈 控 制 的 目标 是 抑 制 注 入 电 网 的 不 平 衡 电 流 。关 键 词 : 双 馈 发 电机 ; 控 制 方 法 ; 矢 量 控 制 ; 负 反 馈 ; P S C A D 旧 M T D C西安理 工 大学硕 士学位论 文T jtle : R e s e a rc h O n C o n tro l M e th o d O f D o u b ly F e d In d u c tio n G e n G 门 to rM aj o r: P O w e r S y s te m a n d ita A u to m atio nN a m e
6、: C h e n Q ia n S ig n a tu re :S u P e rv is o r : P ro t D e 竹 W A N G S ig n a tu re :G u o Q in g YAN GS ig n a tu re :A b s t门 C tT he D ou b ly 一fe d g en erat o r (D F IG) Which has fe atures o f v ar iab le sP eed co n st ant fr equ en cyo P e 月鱿10 几 su P eri o r stea d y- stat e an d tra n
7、 sient 一stat e o P e rat io n c h ara e teri stic s，it 15 e sP e c ia lly su it ab le fo r w in d 一P o w e r g e n e rat io n sy st e m ， h y d ro P o w e r g e n er at io n w ith v ari ab le w at e r h e a d ， an d P u mP in g st o ra g e g e n e rat io n sy st e m 。 T h e aP P ro P ri at e c o n t
8、ro l st rat e g y 15 th e k e y to g o o d r哪男 lat io n P e d b rm a n c e o P e rat io n a l fi e x ib ility a n d R e lia b ility o f D F IG 。 b a se d o n th e d e tai le d an a ly sis m at h e m at ie a l m o d e l o f D F IG an d b a sic c h ar a ct e ri st ie s ，th is P aP e r d e riv e v e ct
9、 o r c o nt ro l m et h o d an d e st ab lish sim u lat io n P lat fo rm b a se d o n P S C A D 尼 侧T D C e nv iro n m e nt ;a n a ly z e d th eco nt ro l m et ho d o f D FI G at un b alan ce gri d v o ltag e eo nd itio n w ith Wi n d tU rb in es as anex a mP le ;a n d fi n ish th e re lat e sim u la
10、t io n v e rifi c at io n .T h e m a in w o rk o f th is d is se rt at io n 15 fo llo w :A 刀a lyz e th e b a sie th co rya n d c h arae teri stic o f D FI Gd eri veth e m at h emat ic al P ro c e ss o f Ve ct orTr an sfo rm， S et uPth e m at h e m at ic a l m o d e ls o f D F IG a n d d et a ile d a
11、 n a ly sis th e e n e rg yc o nv er sio n re lat io n shi P ab o ut it 。D e scri b e th e b a sic c o n e eP t o f ve c to r c o n tro l，an a ly sis b a sic th e o ry o f v e c to r e o nt ro l b a se do n th e st at o r fi u x 一o ri e nt e d ， d e riv at io n th e g en e rat o r P o w e r e q u at
12、 io n b a s e d o n th e st at o r fi u x 一o ri e nt e d ve ct o r c o nt ro l m et h o d ，set u P a e o n tr0 1 strat e gyb a se d o n st at o r fi u x v e ct o r e o nt ro lsy ste m b lo c k d ia g ra m 。D e se rib e th e b a sic c o n c e P t an d worki n g P rin e iP le o f d o ub le P W Mc o n
13、v e rt er， d e ri v e th eg e n e ra l sw ite h in g fu n ct io n m at h e m at ic a l m o d e l o f n e tw o rk 一sid e thr e e 一P ha se P W M c o n v e rt e r ， b ased o n u sing P o wer gri d vo ltag e一ori ent ed co nt ro l the A C sid e inP u t eurr ent 15 divi d ed in to a ct iv e c o m P o n e
14、ni s a n d re a ct iv e c o m P o n e nt s ， c o nt ro l th e a ct iv e an d re a ct iv e e o mP o n e ni sa c h ie v e u n ity P o w e r fa ct o r e o nt ro l o f A C a n d D C link v o it ag e e o ni ro l.S e t u P a sim u lat io n sy ste mP lat fo rmIn th e P S C A D/ E M T D Ce n v iro n m e n t， e o m P let es im u lat io n o f th e e o tlt ro l strat e g yD e sc rib e d a m ag e to 初 n d tu th in e s a n d g e n
