无刷双馈风力发电机并网控制系统研究

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1、分类号学号M201271246学校代码10487密级硕士学位论文无刷双馈风力发电机并网控制系统研究学位申请人：刘利黎学科专业：电气工程指导教师：万山明副教授答辩日期：2015年05月22日AThesisSubmittedinPartialofFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofElectricalEngineeringTheStudyofGrid-ConnectedControlofBrushlessDoubly-FedWindPowerGeneratorCandidate:LiuL

2、iliMajor:ElectricalEngineeringSupervisor:AssociateProfessorWanShanmingHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074，P.R.ChinaMay，2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人

3、承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要随着我国环境问题的日益严重。高效、清洁的风电是我国可持续发

4、展战略的重要组成部分。在风力发电领域，无刷双馈电机相比于其它电机存在明显优势，不仅拥有有刷双馈电机的优点：变速恒频发电，变频器容量小。同时由于取消了滑环和电刷，可靠性得到了很大的提升，减少了维护成本。首先，本文阐述了无刷双馈风力发电机的发展背景与应用前景，介绍了国内外关于无刷双馈风力发电机的控制算法的研究现状和存在的问题。其次，分析了无刷双馈电机的运行原理，导出了三相静止坐标系下的无刷双馈电机数学模型。依据转子磁场调制的特点，推导了无刷双馈电机的级联模型。通过坐标变换，获得了在转子机械速旋转坐标系下的无刷双馈电机数学模型，并进行了频率和绕组折算，

5、获得了无刷双馈电机的等效电路。然后，基于等效电路，提出了独立发电模式下无刷双馈发电机的幅频控制算法，可以有效控制无刷双馈风力发电机输出电压的幅值和频率。为满足并网要求，提出了基于移相的相位控制策略，使得无刷双馈发电机的输出电压相位能够追踪上电网电压相位，实现了与电网的柔性连接，有效减小了对电网的冲击。并网后，本文给出了一种简单的基于电流的有功功率控制策略，有效地对无刷双馈风力发电机的有功功率进行了控制，并在此基础上，将常规的下垂控制策略引入到无刷双馈风力发电系统中，使无刷双馈风力发电系统能有效地提供电压和频率支撑，提高了系统电压和频率的稳定性。并

6、利用SIMULINK软件，对整个无刷双馈风力发电系统进行了仿真分析,从原理上验证了上述算法的正确性。最后，搭建了无刷双馈风力发电系统的实验平台。进行了离网和并网实验，并模拟风力发电系统的最大风能追踪特性进行了相关实验。并对实验波形进行了分析，实验的结果很好的证明文中关于无刷双馈风力发电系统控制算法的正确性。关键词：系统仿真，风力发电，变速恒频发电，无刷双馈电机，下垂控制I华中科技大学硕士学位论文AbstractWithincreasinglyseriousenvironmentalproblems,thewindpower,Efficientan

7、dgreen,isoneofthebestchoiceforoursustainabledevelopmentstrategy.Inwindpowerfield,brushlessdoubly-fedgenerator(BDFG)hasobviousadvantages,comparedwithothergenerators,ithassomeoftheadvantagesofdouble-fedbrushgenerator,suchasachievingVariableSpeedConstantFrequencypowergeneration;

8、controlcapacitybecomessmall;Atthesametime,comparedtoordinarydouble-f