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1、 . . . 工程学院应用技术学院毕业设计(论文)诚 信 承 诺 书本人慎重承诺和声明：所撰写的双馈风力发电机控制策略的研究是在指导老师的指导下自主完成，文中所有引文或引用数据、图表均已注解说明来源，本人愿意为由此引起的后果承担责任。设计(论文)的研究成果归属学校所有。 学生(签名)年 月 日目 录摘 要IAbstractII第1章绪论11.1 课题背景与意义11.1.1可再生能源开发的必要性11.1.2风能的开发利用21.2 国外风力发电技术的发展趋势21.2.1风力发电机组容量的发展趋势31.2.2并网风力发电机组的种类31.2.3风力发电机的发展51.3 变速恒频发电的优点6第2章双馈风
2、力发电系统的结构特点和基本原理82.1 双馈风力发电系统结构特点82.2 风力机最大风能捕获原理82.3 双馈感应发电机的运行原理92.4 双馈感应发电机功率流动特点112.5 变速恒频双馈风电机组矢量励磁控制142.6 坐标变换技术15第3章双馈风力发电系统仿真模型的建立173.1 双馈感应发电机数学模型与仿真模型173.1.1双馈感应发电机的数学模型173.1.2双馈感应发电机的仿真模型213.2 双PWM电压型变流器的数学模型223.2.1网侧PWM变流器的数学模型223.2.2 双PWM电压型变流器直流环节的数学模型253.3 网侧变流器的电网电压定向矢量控制设计263.4 转子侧变流
3、器的定子磁链定向矢量控制设计27结束语31参考文献32致34 / 直驱永磁风力发电机控制策略的研究摘要：随着人们对能源危机与环境污染的日益重视，风力发电在世界围得到了迅速发展，如何有效的提高机组容量与运行效率、最大限度地利用风能已成为风力发电技术研究的重要容。在各种风力发电系统方案中，双馈风力发电系统以其独特的优点逐渐成为当今风力发电的主流。 本文首先详细分析了解了双馈风力发电系统的结构特点以与基本原理，包括风力机最大风能捕获原理、双馈感应发电机变速恒频发电原理与其功率流动特点、转子励磁变流器的矢量控制原理等。然后根据电机学中异步电机的相关知识推导了双馈感应发电机在三相静止坐标系下的数学模型以
4、与运动方程；在对双PWM电压型变流器原理分析基础上，推导了网侧PWM变流器在三相静止坐标系下数学模型；为了便于控制系统设计，应用坐标变换技术将所建数学模型转换到两相旋转坐标系下；基于坐标变换技术和电机矢量控制理论，进行了电网电压定向的网侧变流器矢量控制设计和定子磁链定向的转子侧变流器矢量控制设计的研究；最后利用以上所建模型和已有的成熟的模块在MATLAB/SIMULINK环境下搭建了系统的仿真模型，进行了亚同步速和超同步速时电机变速恒频发电和有功无功独立调节的仿真研究，仿真结果表明所设计的系统在实现了变速恒频发电的同时，实现了P、Q的完全解耦控制，验证了双馈感应风力发电系统理论分析和控制策略设
5、计的正确性与可行性。关键字：风力发电；变速恒频；双馈发电机；矢量控制AbstractWith attachment importance to energy source scarcity and environment pollution the wind electric power generation has developed dramatically all overthe world. How to enhance unit capacity and operation effectively and use thewind energy becomes important ma
6、tter of the wind electric power generation. Invarious system alternatives, variable speed constant frequency doubly-fedinduction generator (DFIG) becomes mainstream for its advantages.This paper first detailed analysis about the structural characteristicsand the basic principles of the double-fed wi
7、nd power generation system, including the principles of the maximum wind energy capture, the Variable Speed Constant Frequency Operation principle and power flow characteristics of the doubly-fed induction generator, the vector control theory of the rotor excitation inverter,and so on. Then accordin
8、g to the knowledge about induction motor in Electrical Machines, the equations of motion and the mathematical models of double-fed induction generator in three-phase static coordinate system was derived; Based onthe principle of dual PWM voltage source converter , the mathematical model of grid side
9、 PWM converter in three-phase static coordinate system was derived; In order to facilitate the control system design, the coordinate transformation technology was used for converting the established mathematical model into a two-phaserotating coordinate system; Based on coordinate transformation tec
10、hniques and motor vector control theory, some study of grid voltage oriented grid side converter vector control design and the stator flux-oriented rotor side converter vector control design have done; Finally, basedon the above model and the existing mature module in MATLAB / SIMULINK environment,
11、the system simulation model was build, and the sub-synchronous speed and super synchronous speed when the motor speed constant frequency independent active and reactive power generation and regulation was simulated, the simulation results show that the designed system in the realization of a variabl
12、e speed constant frequency generation, meanwhile, the full decoupling control of P, Q was realized and itproved accuracy and feasibilityof analysis of doubly-fed induction wind power system and the control strategy design.Keywords: wind power; variable speed constant frequency; Vector Control本文档仅供参考
13、请于下载后24小时删除第1章 绪论1.1课题背景与意义1.1.1可再生能源开发的必要性能源是国民经济发展和人民生活所必须的重要物质基础,对社会、经济发展和物质文化生活水平极为重要。过去建立在煤炭、石油、天然气等不可再生能源基础上的能源体系推动了人类社会发展的同时,也给人类社会带来了严重的后果,譬如资源日益枯竭,环境不断恶化,由能源争夺引起的国与国之间、地区之间的政治经济纠纷,甚至冲突和战争。因此,人类必须寻求一种清洁、安全、可靠的可持续能源系统。这样,可再生的、储量丰富的、无污染和无公害的各种可再生的新能源就逐渐成为正在趋于枯竭的、非再生的、有污染和有公害的不可再生能源的替代品。不论是从经济社
14、会走可持续发展之路和保护人类赖以生存的地球生态环境的高度来审视,还是从为世界多亿无电、缺能人口和特殊用途解决现实的能源供应问题出发,发展新能源与可再生能源将有重大战略意义。（1）新能源与可再生能源是人类社会未来能源的基石,是目前大量燃用的化石能源的替代能源。在当今的世界能源结构中,人类所利用的能源主要是不可再生的石油、天然气和煤炭等化石能源。在1997年的世界一次能源消费构成中,石油占39.9%,天然气占23.2%,煤占27%,三者合计高达90.1%,随着经济的发展、人口的增加以与社会生活水平的提高,预计未来世界能源消费量将以每年的速度增长。根据目前国际上通行的能源预测方法,石油资源将在40年
15、枯竭,天燃气资源将在60年用光,煤炭资源也只能使用220年。所以人类必须未雨绸缪,与早寻求新的替代能源,而新能源和可再生能源资源丰富、分布广泛、可以再生且不污染环境,是国际社会公认的理想替代能源。（2）新能源和可再生能源清洁干净、污染物排放很少,是与人类赖以生存的地球的生态环境相协调的清洁能源。化石能源的大量开发利用是造成大气和其他类型环境污染与生态破坏的主要原因之一。如何在开发和使用能源的同时,保护好人类赖以生存的地球的生态与环境,己经成为一个全球性的重大问题。目前,世界各国都在纷纷采取提高能源效率和改善能源结构的措施,以解决这一与能源消费相关的重大环境问题。这就是所谓的能源效率革命和清洁能源革命,也就是我们所说的节约能源和发展新能源和可再生能源。（3）新能源与可再生能源是不发达国家20多亿无电、缺能人口和特殊用途解决供电、用能问题的现实能源。1.1.2风能的开发利用风能作为太阳能的一种转化形式,是一种不产生任何污染物排放的可再生的自然资源。风能的开发利用己有数千年历史。在蒸气机发明以前,风能就曾作为重要的动力,用于船舶航行、提水饮用和灌溉、排水造田、磨面和锯木等。在几千年前,埃与的风帆船就在尼罗河上航行。中国是
