双馈电机控制模型的建立与仿真
摘要院本文通过对风速的分解，建立了实际风速的综合模型，在风机动态特性分析的基础上，建立了双馈电机及控制系统的仿真模型。所建立的模型具有通用性，便于Matlab/Simulink 的仿真分析。
Abstract: This paper, which is based on the analysis of wind speed, established a comprehensive model of the actual wind speed. Andaccording to the analysis of dynamic characteristics of wind generators, the simulation model of the double fed motor and control system areset up. The model is so general that it is easy to analysis and simulation data in Matlab/Simulink.
关键词院双馈电机；风速；控制；建模Key words: double fed motor；wind speed；control；modeling中图分类号院TM303 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）21-0047-020
引言双馈电机是目前开发的新型交流电机，它兼有异步电机和同步电机的优点。与其相应的风力发电技术，是一种具有良好应用前景的风力发电技术。它可以优化风力发电机的运行条件，并使发电机组与电网之间实现良好的柔性连接。由此，可在提高风能利用率和转换效率的同时使发电机顺利实现并网操作[1]。
1 风速模型风能是一种洁净的可再生能源，然而能量密度较低，因此需较大的风轮获取能量。此外，风能随海拔、时间、地点的改变而改变。它的变化性和随机性更使其不易被利用。因此，为使得风力发电机组有稳定的功率输出，对风速的分析和预测以及建模是不可或缺的。
据风能特性，现将风速模型分解为以下两个部分：平均风速———周期大于10min，脉动风速———周期极短。最终作用在风力机上的模拟风速为上述两种风速之和。与两种风速相应的预测称为短时风速预测和中长期风速预测。
对短期风速的准确预测有助于减轻因风速波动产生的对电网不利的影响，还可优化电网调度部门的调度计划；对中长期风速的准确预测则有助于设计规划风电场规模，制订长远发展目标[2]。
对于变动频繁的短期风速，可利用其特性———随机性、时间相关性、空间相关性———拟定符合其波动情况的状态方程，经过一系列的算术变换得出符合实际的短时风速序列。其具体步骤大致如下：淤测得风电场数据并将其分解。
于对分解得到的不同成分建立不同预测模型。
盂将各个预测模型得到预测值叠加成最终结果。
榆将由盂得到的结果作为样本，与所测得的数据整合，得到新的样本。
虞再将所得样本分解成不同频率分量及其对应项。重复步骤于~盂。
愚综和步骤榆与虞得到短期风速预测模型。
相较于短时风速，中长期风速的变化缓慢，可将其分解为不同的分量。对应不同分量建立不同的有关于时间t的方程。
综上所述，得到可用风速的综合模型：
将矩阵中电流关于时间的微分用角速度表示，整理后可得MATLAB/Simulink 中所需各个模块参数，从而整合成双馈电机模型。
3 发电机控制模型双馈发电机的控制系统由两个闭环构成。
其中，外环部分设计成转速控制环。转速环的给定值为根据风速计算出的与风力发电机最佳叶尖速比对应的转速值。环节中，限幅输出的PI 控制器的输入为转速环给定值与电机转速反馈值的差值。对于输出转子的无功电流及有功电流的