摘 要

本文在Matlab/simulink软件的帮助下，实现了并网运行的状况下有刷双馈式风力发电系统机侧变流器矢量控制的模拟仿真研究。研究的目的是因为风力发电越来越受到人们的重视，再加上并网运行的双馈风力发电系统是比较普遍运用的系统。对于这个系统的控制研究也就十分重要，其中机侧变流器的矢量控制是整个控制系统中重要的一环，对它进行的深入研究是很有必要的。

本篇论文主要展示了风力发电及其技术的发展现状，并给出了与双馈风力发电系统相关的基本工作原理和主要数学模型。通过对以上提到的数学模型的学习和研究，得出了并网前提下双馈风力发电机的矢量控制计策框图。在这个框图的基础上，运用Simulink中的相关仿真知识便可以搭建出要求的模型，并进行仿真验证。最后仿真所得出的研究结果对并网运行下的双馈风力发电系统的稳定正常工作具有一定的指导意义。

研究结论：论文中所提出的一种基于定子磁链定向的矢量控制策略是现实可行的，其对于并网运行状况下的有刷双馈型风力发电系统有很好的调制效果。在风速稳定不变的情况下，得出了良好的仿真结果，验证了其满足系统并网运行的要求。

本文的特色：介绍了使用Simulink搭建和运行仿真的过程，以及对仿真成果的分析验证。

关键词：双馈风力发电机；矢量控制；并网运行；MATLAB仿真

Abstract

With the help of Matlab / simulink software，the brush doubly-fed wind power generation systems of network operating conditions in the machine side converter control was simulated. Purpose of the study：because of the wind power more and more people's attention,and the double-fed wind power generation system is the more common use of the wind power system. The control of the double-fed wind power system it is very important, and the machine side converter vector control is an important part of the entire control system, the in-depth research of it is necessary.

Thesis shows the current development of wind power technology, and gives the working principle and mathematical model of doubly-fed wind power generation system. Through the study and calculations of these mathematical models,it derived doubly-fed wind power generation system of network vector control strategy block diagram. With the use of this and the knowledge in simulink,we can get the simulation verification base on the block diagram of the control strategy.The results obtained that the final double-fed wind power of the network operational control has important guiding significance in stable operation.

The results show that: the control strategy based on stator flux oriented vector brush for double-fed wind power generation system of network control has good effect. The purpose of control in unchanged wind speed can be achieved.

Featured article: describes the use of Simulink simulation process, as well as validation of the simulation results.

Key Words：DFIG; vector control; and network operation; MATLAB simulation

目 录

第1章 绪论 1

1.1 风力发电的国内外发展现状 1

1.2 风力发电技术的发展现状 3

1.3 本论文的主要研究内容 4

第2章 双馈风力发电机的数学模型 5

2.1 双馈风力发电的工作原理及拓扑结构 5

2.2 双馈感应电机的数学模型 7

2.2.1 三相静止坐标系下的双馈风力发电机的数学模型 7

2.2.2 功率不变条件下的坐标变换 9

2.2.3 同步两相旋转坐标系下的双馈风力发电机的数学模型 12

2.3 双PWM变流器模型 14

第3章 双馈风力发电机的矢量控制技术 16

3.1 引言 16

3.2 定子磁链定向的矢量控制 16

3.3 定子磁链定向的矢量控制策略制定 19

第4章 MATLAB/Simulink仿真 21

4.1 双馈风力发电系统各部件仿真 21

4.2 双闭环的控制系统设计 21

4.3 双馈风力发电系统中各部分参数的设计 27

4.4 并网运行双馈风力发电系统中仿真和分析 27

第5章 结论 31

参考文献 32

致 谢 34

绪论

风力发电的国内外发展现状

伴着当今经济和社会的不停成长，人类对于能源的需求量也在一贯不断的增长。这导致了地球上可利用的一些常用的能源不断减少，如煤和石油等化石燃料，因此环境的污染也逐渐严重。为了能够实现可再生能源的可持续性发展，世界上的各个国家都开始着手于新能源和可再生能源的发展与开发。除了水利发电以外，风力发电是现阶段世界上可再生能源开发技术中相对较为成熟、具有一定的开发规模和有不错的商业前景的发电技术。风力发电的优点有丰富的风能资源、清洁无污染、施工周期短、实际占地面积低、低土地要求等，正因为这样世界各国都在逐步加大对风力发电技术的研究，并且许多国家都已经在相关的领域取得了巨大的成就。

风力发电最早出现的国家是在丹麦，当时还是在19世纪的时候。而当代风力发电技术最早出现的国家地区却是美国加利福尼亚州，当时正值20世纪80年代左右。在上个世纪80年代的末期，我国也开始着手于自己国家风电事业的发展。之后到来的20世纪90年代，许多国家都意识到了风力发电的重要性，于是都制定了相关的激励政策来推动风力发电事业的发展，从而使风力发电在以后的这些年里的发展十分迅速。风力发电在国外发达国家的发展已经相对较为成熟了，我国的风力发电技术虽然发展迅速但是离那些风电发展较早的国家还是有一定差距的[^[1]]。