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变速恒频双馈风力发电系统控制技术的探讨变速恒频双馈风力发电系统是当前风力发电的核心技术，在这一系统运行过程中对其进行针对控制具有重要意义。
专业的控制是保证变速恒频双馈风力发电系统正常运行的重要前提。
针对该发电系统的控制主要是集中在电网低压故障时的双变流器控制以及网侧变流器的控制。
本文将结合发电系统原理来探讨如何实现科学高效的专业控制。
变速恒频风力发电技术,是当前运行效率较高,电能质量较优的的发电技术。
这项技术在风力发电领域中有着广泛应用。
随着我国能源形势的日益紧张,变速恒频双馈风力发电系统在风能发电中的作用越来越重要。
在这样的背景下加强对变速恒频发电控制技术的研究具有重要意义。
双馈风力发电是专业系统的的发电技术，这一系统的发电涉及到变流器控制、电网低压故障控制以及电机控制等多个领域。
这些方面的控制是保证变速恒频风力发电技术正常运行的重要措施。
当前针对变流器的控制主要是通过矢量控制技术来实现，这一技术相较于其他技术而言比较方便。
非线性矢量控制变速恒频双馈风力发电系统是一个多变量、非线性、强耦合的系统，实现对这一系统的及时有效地控制，有必要采用非线性矢量控制的方法来实现。
针对该系统的控制设计人员先是要推算出系统的状态方程，而后根据状态方程推导出逆系统，最后根据逆系统来实现系统内模控制。
1.1.状态方程。
状态方程是表述系统特性的一种典型手法，工作人员可以通过既定的数学模型来推导双馈风力发电系统的状态方程。
双馈风力发电系统的最大控制目标是能够充分利用风能，也就是指在风速一定条件下，能够发挥发电系统的最大有功功率。
因而我们要把风力发电系统的有功功率作为被控制量。
输出量则应该是无功功率。
此时我们设输入变量是u，输出变量是y，那么我们就可以得到以下状态方程和输出方程.1.2.对双馈风力发电系统专业分析。
一个系统能否能利用非线性矢量控制技术来进行有效应用，一个重要前提就在于该系统能否可逆。
因而在控制之前还需要通过逆系统法来判断双馈风力发电系统是否可逆。
变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术研究变速恒频双馈风力发电机是一种目前被广泛应用的风力发电机型号之一、它的励磁控制技术的研究对于提高风力发电机的发电效率和稳定性具有重要意义。
本文将从变速恒频双馈风力发电机的原理入手，介绍其励磁控制技术的研究现状和存在问题，并展望未来的发展方向。
变速恒频双馈风力发电机是一种采用双馈变速发电机作为发电机的风力发电系统。
其工作原理为：风能通过风轮驱动发电机转子旋转，产生电能。
其中，双馈发电机在转子和定子之间通过两个转换器将电能传递到电网中。
变速恒频控制技术的目的是根据风能的变化调整电机的转速，从而使发电机输出的电压频率保持稳定不变，并将其与电网的频率保持一致。
目前，变速恒频双馈风力发电机的励磁控制技术主要有三种类型：恒功率控制、恒风速控制和变频控制。
恒功率控制方法通过调节齿比传动装置来使得风力发电机输出的功率恒定。
恒风速控制方法通过调整转子的转速来使得风轮的转速保持恒定，从而达到一定的风速条件下输出恒定的功率。
变频控制方法通过控制发电机的频率来实现电网的频率同步。
然而，该技术在实际应用中还存在一些问题。
首先，励磁调节繁琐，难以实现精确控制。
其次，由于风力的不稳定性，变速恒频双馈风力发电机的输出功率会产生一定的波动，从而对电网的安全性和稳定性产生影响。
此外，传统的变速恒频控制方法对于风力发电机在不同气候条件下的风速响应能力较差。
未来的发展方向是改进现有的励磁控制技术，提高风力发电机的发电效率和稳定性。
一方面，可以研究开发更加精确的励磁控制算法，提高励磁系统的响应速度和控制精度。
另一方面，可以采用先进的传感器技术来实时监测和调节风力发电机的工作状态，以提高其对风力变化的响应能力。
此外，还可以结合机器学习等新兴技术，通过模型预测和预测控制来减小风力发电机输出功率的波动性。
综上所述，变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术的研究对于提高风力发电机的发电效率和稳定性具有重要意义。
通过改进励磁控制算法和采用先进的传感器技术，可以提高风力发电机的响应能力和控制精度，减小输出功率的波动性。
变速恒频双馈风力发电机组交流励磁控制系统研究鲍薇,尹忠东,任智慧(华北电力大学电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室,北京102206) 摘要:介绍了变速恒频双馈风力发电系统的工作原理,分析了双馈型风机的运行性能,重点对采用双PWM 换流器结构的交流励磁系统进行了介绍,提出了一种矢量控制策略,对网侧和转子侧变换器采用不同的矢量控制,从而实现不同的控制目标。
并通过EM TDC/PSCAD 软件进行了建模仿真,仿真表明,采用介绍的控制策略,能实现风力发电系统的最大风能追踪及有功无功解耦控制,保证输出功率稳定,实现高功率因数并网运行。
关键词:变速恒频;风力发电系统;交流励磁;PWM 换流器;矢量控制;最大风能追踪中图分类号:TM614 文献标识码:AStudy on AC -excited Control System of VSCF Doubly -fedWind Pow er G eneration SystemBAO Wei ,YIN Zhong -dong ,REN Zhi -hui(Key L aboratory of Power S ystem Protection and Dynamic Security Monitoring and Control under Ministry of Education N orth China Electric Power University ,Bei jing 102206,China )Abstract :The operation principle of doubly -fed VSCF wind power generation system was analyzed ,it es 2pecially introduced the doubly -fed generator ′s AC -excited system based on a structure of dual PWM con 2verter ,presented a vector control strategy ,which adopted different vector control between the grid -side con 2verter and the rotor side converter ,in order to achieve various control goals.The simulation on EM TDC/PSCAD software shows that adopting this control strategy this article presented ,it is able to track the largest wind energy ,achieves the decoupling control of wind power system ′s active and reactive power ,ensures the stability of output power and operate on high power factor.K ey w ords :variable -speed constant -frequency ;wind power generation system ;AC excitation ;PWM con 2verter ;vector control ;tracking largest wind power 基金项目:“十一五”国家科技支撑项目(2008BAA14B05) 作者简介:鲍薇(1985-),女,研究生,Email :baowei_19850627@1 引言目前我国的风电场装机绝大多数是恒速恒频机组。
变速恒频双馈风力发电系统控制技术的探讨前言随着能源危机的日益加剧，可再生能源逐渐成为人们关注的热点。
风能作为最具潜力的可再生能源之一，引起了众多研究人员的关注。
近年来，变速恒频双馈风力发电系统控制技术成为研究热点之一，具有广阔的应用前景。
本文将对变速恒频双馈风力发电系统控制技术进行探讨。
双馈发电机和变频控制双馈发电机是目前风力发电机中最常使用的一类发电机。
传统的风力发电系统采用异步发电机作为发电机，随着风速的改变，输出电压、频率和电流也会跟随变化。
而采用双馈发电机后，输出电压和频率能够稳定控制在一个合适的范围内。
变频控制技术是指通过调整发电机输出电压和频率，使其与电网的电压和频率同步，从而实现电能的输送。
传统的电力系统一般采用恒频输电，这种方式下，不同的发电机必须调整其转速，以达到跟电网同步的效果，导致效率低下。
而采用变频控制技术，可以根据需要调整发电机的转速，使其在不同的风速下都能保持较高的效率。
变速控制技术变速控制技术是指通过改变风力发电机的转速，使其在不同的风速下都能保持较高的效率。
传统的风力发电系统中，往往采用固定转速的方式，无法灵活地调整转速以适应不同的风速。
而采用变速控制技术，则可以在不同的风速下，调整发电机的转速，以保证其输出的电量和质量。
曲线控制曲线控制技术是指通过调整双馈发电机的转速和输出电压，使其输出的电量和质量符合电网的要求。
传统的控制方法是基于刚性控制，不能灵活地调整发电机的参数。
而曲线控制技术，则可以根据电网的要求，调整发电机的控制参数，以保证其稳定地、高效率地运行。
软件控制技术软件控制技术是指通过计算机程序控制风力发电系统的运行。
传统的控制方式大多采用硬件控制，控制方式复杂、扩展性不强。
而采用软件控制技术，则能够通过计算机程序实现控制功能，提高系统的自动化程度。
结语变速恒频双馈风力发电系统控制技术是风力发电的研究热点之一，具有广阔的应用前景。
本文通过介绍双馈发电机和变频控制、变速控制、曲线控制、软件控制技术等方面，对其进行了探讨。
变速恒频双馈风力发电机组电控系统的研究与实现的开题报告一、研究背景及意义风力发电作为一种清洁能源，具有越来越重要的地位。
目前，国内外市场对风力发电的需求正在不断增长，风力发电机组的制造也呈现出越来越大型化、智能化的趋势。
然而，风电场应变情况、气象条件等因素的影响往往导致发电机组的输出功率存在很大的波动，影响了发电效率。
为了解决这一问题，变速恒频双馈风力发电技术应运而生。
该技术通过对发电机转速和电网频率进行联合控制，实现了对输出功率的精准调控，提高了风电场的发电效率。
变速恒频双馈风力发电机组电控系统是该技术的核心部分，其设计优化直接关系到发电机组的性能和效率。
因此，对于电控系统的研究与实现具有重要的意义，可以提高风力发电的经济性和可靠性，促进清洁能源的发展。
二、研究内容和目标本文的研究内容主要包括以下方面：1.分析变速恒频双馈风力发电机组的工作原理及电控系统的组成；2.研究电控系统中的PI调节器、电压控制器、转速控制器等关键性能指标；3.设计电控系统的硬件电路，如偏置供电、滤波器等电路；4.实现电控系统的软件，包括MATLAB/Simulink模型及其控制算法、C语言编程及控制命令编写；5.完成实验验证，对比不同控制方法下的风力发电机组性能表现。
研究的目标是：设计一套稳定可靠的变速恒频双馈风力发电机组电控系统，实现对发电机组性能的精准调控，在实验验证中实现优异的性能表现。
三、研究方法和步骤1.收集、整理文献资料，对变速恒频双馈风力发电技术和电控系统进行深入了解；2.通过建立MATLAB/Simulink模型，研究电控系统中的PID调节器、电压控制器、转速控制器等关键性能指标，并进行参数优化；3.设计电控系统的硬件电路，包括偏置供电、滤波器、信号放大器等电路；4.实现电控系统的软件，包括MATLAB/Simulink模型及其控制算法、C语言编程及控制命令编写；5.实验验证，对比不同控制方法下的风力发电机组性能表现，并分析优化方案。
双馈感应电机变速恒频风力发电系统控制技术研究的开题报告一、研究背景和意义风力发电是一种清洁、可再生、经济的能源资源利用方式，近年来得到了越来越广泛的应用。
但是，由于风速的波动性和风电机转速变化的不可避免性，风力发电系统的变速控制技术成为制约其发展的瓶颈之一。
传统的风力发电系统采用的是直驱式发电机，这种发电机具有体积大、重量重、维护费用高等缺点。
为了解决这些问题，目前双馈感应电机被广泛应用于风力发电系统中，具有结构简单、体积小、运行可靠等优点。
双馈感应电机是一种具有两个转子的感应电机，其转子分别为线圈转子和滑环转子，线圈转子和滑环转子通过两条转子间的定子绕组相连。
与传统的感应电机相比，双馈感应电机具有双重功率，即外部轴上的功率和内部转子上的功率，可以更好地适应风速波动和转速变化的需求，提高了变速控制的灵活性和鲁棒性。
本课题旨在研究双馈感应电机变速恒频风力发电系统的控制技术，通过开展理论分析、掌握相关技术和实验研究，实现风力发电系统的高效、可靠和稳定运行，具有重要的理论和应用价值。
二、研究内容和目标1. 双馈感应电机和变速器原理研究：通过文献调研和理论分析，深入了解双馈感应电机和变速器的结构、工作原理和基本参数。
2. 变速恒频控制技术研究：对变速恒频控制技术的基本原理、控制策略和算法进行系统研究，包括传统的PID控制策略、自适应控制策略等。
3. 变电站接口电路设计：设计符合电网要求的双馈风力发电系统的变电站接口电路，使其满足接入电网的电压、频率和功率因数等标准。
4. 风力发电系统仿真研究：采用Matlab/Simulink软件对双馈感应电机变速恒频风力发电系统进行建模和仿真研究，验证所设计的控制策略和算法的可靠性和有效性。
5. 实验验证与分析：建立试验台，进行系统的实验验证和参数测试，分析系统控制性能和稳定性的优缺点，对系统方案进行优化。
研究目标：1. 获得双馈感应电机变速恒频风力发电系统的工作特性和运行参数。
2009年 2月电工技术学报 Vol.24 No. 2 第 24卷第 2期 TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Feb. 2009 1.5MW 变速恒频双馈风力发电机组励磁控制系统试验研究苑国锋李永东柴建云姜新建(清华大学电力系统国家重点实验室北京 100084摘要设计了一套 1.5MW 变速恒频双馈异步风力发电机组励磁控制系统。
在分析了其控制策略的基础上,对系统的并网性能、并网运行后稳态以及动态特性等进行了试验研究,结果表明, 该系统能够在发电机设计的速度范围内实现软并网,输出有功、无功功率可以独立调节,适合于 1.5MW 变速恒频双馈风力发电机组励磁控制系统。
关键词:风力发电变速恒频双馈发电机交 /直 /交变流器中图分类号:TM614Experimental Investigation on Excitation Control System of 1.5MW Variable Speed Constant Frequency DFIG Wind Generator System Yuan Guofeng Li Yongdong Chai Jianyun Jiang Xinjian(The State Key Laboratory of Power System Tsinghua University Beijing 100084 ChinaAbstract A 1.5 megawatts(MW excitation control system of variable speed constant frequency(VSCF doubly-fed induction generator(DFIG for wind turbine was developed. Based on the analysis of control strategy, the synchronization, steady and dynamic performance are studied experimentally. Experimental results show that soft synchronizing can be implemented when the generator speed is within the designed range and active/reactive power can be regulated independently. The excitation control system can be applied to 1.5 MW level wind power generation system.Keywords :Wind generation, VSCF, DFIG, back-to-back converter1引言最近二十年间,风力发电技术发展迅速 [1],兆瓦级变速恒频双馈风力发电机组在风力发电中得到了广泛的应用,目前已经成为世界各国风力发电场的主流机型。
变速恒频双馈风力发电机组控制技术研究xx年xx月xx日•引言•变速恒频双馈风力发电机组系统构成•变速恒频双馈风力发电机组控制策略•变速恒频双馈风力发电机组控制技术实现目•实验与分析•结论与展望录01引言课题背景及意义风能是一种清洁、可再生的能源，具有大规模开发利用价值。
能源危机和环境污染问题日益严重，可再生能源成为能源发展的方向。
变速恒频双馈风力发电机组是风力发电系统的重要部分，提高其控制技术对提高风能利用率和稳定性具有重要意义。
国内外研究现状及发展趋势变速恒频双馈风力发电机组控制技术成为风能领域的研究热点。
国内外的学者和工程师对变速恒频双馈风力发电机组控制技术进行了广泛研究。
目前的研究主要集中在矢量控制、直接功率控制和最优控制等方面。
主要研究变速恒频双馈风力发电机组的控制策略和算法。
研究直接功率控制策略，实现双馈风力发电机组的高效、稳定运行。
研究最优控制策略，优化双馈风力发电机组的运行效率和稳定性。
研究变速恒频双馈风力发电机组矢量控制策略，提高其运行性能和效率。
主要研究内容和方法02变速恒频双馈风力发电机组系统构成风力发电机组是将风能转化为电能的系统，包括风轮、传动系统、发电机、控制系统等部分。
风轮将风能转化为机械能，传动系统将风轮的机械能传递给发电机，发电机将机械能转化为电能。
风力发电机组系统概述双馈风力发电机组是一种变速恒频风力发电机组，包括定速发电机、变速器和控制系统等部分。
定速发电机是主要的发电设备，变速器可以调节发电机转速，控制系统可以控制整个机组的工作状态和运行参数。
变速恒频双馈风力发电机组构成VS双馈风力发电机组需要满足变速恒频的控制要求，即保持发电机转速恒定，同时能够调节风轮的转速和功率。
控制系统需要实现机组的并网控制、最大风能追踪、载荷优化等功能，保证机组稳定运行并提高运行效率。
系统控制需求分析03变速恒频双馈风力发电机组控制策略矢量控制也称为磁场定向控制，它通过控制直交变换的旋转磁场，实现对转子电流的控制。
变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术分析摘要：随着经济发展的不断壮大，对能源的需求指数日渐增长。
风能以其优异的特性成为了各国广泛追求的一种新能源，并明显取得好的开端。
双馈电机变速恒频（VSCF）风力发电系统在变速恒频控制方面，主要是通过对转子绕组励磁电流的相位、幅值、相序及频率的调节来实现的。
因此文章就变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术分析。
关键词：变速恒频；双馈分离发电机；励磁控制目前我国的风电场装机绝大多数是恒速恒频机组。
而国外风电领域，变速恒频机组已经成为主流，以双馈风力发电机组为主。
采用变速恒频双馈风电机组，风力机可以根据不同的工况变速运行，实现最大风能追踪，工作效率高。
双馈型发电机的最大特点是在发电机转子侧进行交流励磁，发电系统可根据风力机的转速变化调节励磁电流的频率，实现恒频输出；通过改变励磁电流的幅值和相位实现发电机有功、无功功率的独立调节。
这样，双馈型风力发电机组转子侧的电力电子变换器只要控制总能量的一小部分（20%～30%），也就是转差功率和换流器需要控制总功率的直驱型风力发电机系统相比，电力电子变流器的损耗可以减小，变流器的造价降低。
基于以上优点，双馈电机变速恒频（VSCF）风力发电机的研究备受关注，针对变速恒频双馈风力发电系统来讲，其其关键技术就是以电力电子、计算机控制为基础的交流励磁控制技术。
一、VSCF风力发电机的工作原理分析（一）双馈电机VSCF控制原理分析针对VSCF风力发电系统来讲，其由多部分构成，如控制器、双馈发电机、风力机、双向变流器及增速箱等。
对于双馈发电机而言，其定子绕组与电网相连；由于转子绕组具有能够可根据实际需要调节频率的三相电源激励，因此，通常情况下，系统会选用两种供电方式，其一为交-交变流器供电，其二为交-直-交变流器供电。
针对双馈发电机而言，其无论在何种转速下，均能保持运行状态，并且其转速能够随着风速的改变而进行调整，因而能使风力机始终维持在最佳运行状态，始终获得最佳的风能利用率。
变速恒频双馈风力发电机的运行控制特性的仿真与实验研究的开题报告一、研究背景及意义随着清洁能源的发展以及环保意识的提高，风力发电已经成为常见的一种发电方式。
而风力发电机则是风力发电中最重要的设备之一。
现有的风力发电机主要有齿轮传动式和直驱式两种，其中直驱式风力发电机因其转速较低，功率因数高等特点受到了广泛的关注和应用。
其中，变速恒频双馈风力发电机则是直驱式风力发电机的一种。
变速恒频双馈风力发电机是近年来风力发电机领域的一个热门研究方向。
这种风力发电机具有控制方便、效率高、转速范围大等优势，同时还能够有效地解决风能资源波动及电气网络质量等问题。
因此，对于该风力发电机的运行控制特性进行研究具有重要的理论和实际应用价值。
二、研究内容本研究主要对变速恒频双馈风力发电机的运行控制特性进行研究，包括以下内容：1. 建立变速恒频双馈风力发电机的模型，并进行仿真测试。
2. 分析变速恒频双馈风力发电机的控制特性，设计控制系统模型。
3. 对模型进行实验验证，验证模型控制效果并对实验结果进行分析。
三、研究方法本研究采用建立数学模型与控制系统模型相结合的方法，通过仿真测试和实验验证来分析变速恒频双馈风力发电机的运行控制特性。
具体来说，本研究将采用如下方法进行研究：1. 建立变速恒频双馈风力发电机的数学模型，包括机电特性、电气特性和控制特性等方面的建模。
2. 对模型进行仿真测试，通过Matlab等仿真软件，对模型进行测试和分析。
3. 根据仿真结果设计变速恒频双馈风力发电机的控制系统，包括矢量控制、MPPT控制、齿轮箱预测控制等方面的设计。
4. 运用Labview等实验平台对设计的控制系统进行实验验证并对实验结果进行分析。
四、预期目标及意义本研究旨在通过对变速恒频双馈风力发电机的运行控制特性进行深入研究，达到以下目标：1. 建立变速恒频双馈风力发电机的数学模型，揭示其机电特性、电气特性和控制特性等方面的规律。
2. 给出变速恒频双馈风力发电机的控制方案，包括矢量控制、MPPT控制、齿轮箱预测控制等方面的设计。
变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术研究作者：李华军来源：《科学与信息化》2020年第09期摘要近年来我国风电产业及技术水平发展迅猛，变速恒频风力发电机组是目前我国风力发电的主流机组。
我国的资源较为缺乏，对可再生能源进行利用已经是时代发展的必然趋势。
但是我国关于风力发电机励磁控制技术的研究还停留在初始阶段，存在许多不足之处有待改善，还需工作人员加以努力，对其进行深入的探讨，以此来推动我国电力事业的发展。
为此，本文简单的阐述了风力发电机的基本概念，结合我国变速恒频双馈风力发电机的实际状况，对励磁控制技术进行深入的分析，希望能够更好的落实可持续发展战略。
关键词变速恒频双馈;风力发电机;励磁控制技术引言能源是人们赖以生存的基础，是人们日常生活中必不可少的一部分。
但是我国的资源较为稀缺，并且随着我国经济水平的不断发展，对于能源的需求也越来越大，因此，我国颁布了一系列措施来推广可持续发展战略，希望能够对能源进行合理的利用。
相关部门已经对可再生能源的开发利用提起了高度的重视，并且已经取得了一定的成果。
作为可再生能源之一的风能，对其进行有效的利用，能够在很大程度上对资源进行有效的节约。
1 励磁控制系统若变速恒频双馈风力发电机的工作状态不同，那么对发电机的要求也有所不同，为了对不同的要求进行有效的满足，工作人员还需实时监测电网和双馈发电机的相关电量和运行状态，从而有效的转换变速恒频控制、恒压控制和运行状态这三个部分，并且发电机的无功功率与励磁电流的幅值和相位有着密切的联系，而发电机的有功功率则和励磁电流的频率紧密相连，将风力机变桨距和发电机励磁二者进行有效的结合，则能够对发电机的转速进行有效的控制[1]。
2 控制双馈风力发电机的变速恒频若想对双馈风力发电机的变速恒频进行有效的控制，工作人员还需以风力转速的变化为依据，来控制转子励磁电流的频率，确保双馈发电机输出的电压频率和电网二者相同。
一般情况下，工作人员会采取以下两种方式来控制变速恒频：有转速传感器和无转速传感器。
变速恒频双馈风电机组频率控制策略随着环保意识的不断提高，风能作为一种清洁能源逐渐被人们所重视。
而风电机组作为风能转换的核心设备，其运行质量和效率越来越受到关注。
变速恒频双馈风电机组是一种广泛应用的风电机组类型，其频率控制策略对于提高风电机组运行效率具有重要意义。
本文将从变速恒频双馈风电机组的原理、频率控制策略的现状和发展趋势等方面进行分析。
一、变速恒频双馈风电机组的原理变速恒频双馈风电机组由变频器、双馈发电机和风轮等组成。
其中，变频器是控制电机转速和电压的关键设备，可以通过改变电机转速和电压来控制风电机组的输出功率。
双馈发电机是风电机组的核心部件，其结构类似于普通的感应电机，但在转子上加装了两个转子绕组，分别与定子绕组和电网相连。
变频器控制的是转子绕组的电流，通过调节电流大小和相位来控制风电机组的输出功率。
风轮则是将风能转换为机械能的装置，其转动驱动双馈发电机产生电能。
二、频率控制策略的现状目前，变速恒频双馈风电机组的频率控制策略主要有以下几种： 1. 矢量控制策略矢量控制策略是一种较为常用的频率控制策略，其基本思想是将电机模型分解为磁通方程和运动方程两个方程。
通过控制磁通和电流的大小和相位，实现对电机转速和输出功率的控制。
2. 直接转矩控制策略直接转矩控制策略是一种较为简单的频率控制策略，其基本思想是通过控制电机的转矩来实现对电机转速和输出功率的控制。
该控制策略具有响应速度快、控制精度高等优点，但在低速运行时容易出现转矩波动的问题。
3. 模型预测控制策略模型预测控制策略是一种基于电机模型的预测控制方法，其基本思想是通过建立电机的数学模型，预测电机的运行状态和输出功率，并根据预测结果进行控制。
该控制策略具有响应速度快、控制精度高等优点，但需要对电机进行较为精确的建模，对计算机的处理能力要求较高。
三、频率控制策略的发展趋势随着科技的不断发展，风电机组的频率控制策略也在不断更新和完善。
未来，频率控制策略的发展趋势主要有以下几个方向：1. 智能化控制随着计算机技术和人工智能技术的不断发展，智能化控制将成为风电机组频率控制策略的重要发展方向。
南京航空航天大学硕士学位论文变速恒频双馈型并网风力发电机励磁控制的研究姓名：刘友伟申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：陈志辉2011-01南京航空航天大学硕士学位论文摘要随着世界经济的发展，煤炭、石油等常规能源消耗急剧增长，同时导致了全球变暖等一系列环境问题。
在能源、环境危机日趋突出的今天，清洁可再生能源越来越被人们所重视。
风能作为一种取之不尽的清洁能源，对于缓解能源匮乏问题有着非比寻常的意义，风力发电技术也成为各国学者研究的热点。
变速恒频双馈并网风力发电系统由于可以实现柔性并网、能量转换效率高以及小容量转差率变换器等一系列优势，成为目前风电行业的主力军。
在该系统中，功率解耦、并网控制策略以及最大风能跟踪控制是研究开发的热点技术，而对转子侧励磁变换器的设计与控制则是实现上述技术的关键。
本文对变速恒频双馈发电机励磁控制技术做了详细的理论分析，在此基础上搭建模型进行仿真研究，最后设计原理样机对其进行实验研究。
本文首先在详细分析了双馈发电机的基本理论的基础上，在不同坐标系下建立发电机的数学模型，定性分析了双馈发电机的运行特性、功率流动以及稳态特性等问题。
分析比较目前适合用于双馈发电机励磁的几种拓扑结构，并最终确定了两电平电压型PWM变换器是最具优势的一种变换器。
其次对转子侧励磁变换器控制策略进行了对比分析，主要研究了定子电压定向矢量控制以及定子磁链定向矢量控制。
相对于后者，定子电压定向矢量控制在不影响控制效果的前提下省去了磁链观测器，简化了控制结构。
在定子电压定向矢量控制的基础上，设计了一种在电网电压跌落条件下准确锁定电网电压相位的锁相环电路，通过仿真分析验证了其优越性。
同时对最大风能跟踪控制技术以及并网控制策略进行了深入的研究，最终确定了间接风速控制模式以及空载并网控制策略。
再次基于以上理论分析，在MATLAB/Simulink环境中搭建仿真模型，通过仿真验证了上述理论的正确可行性。
系统能够实现并网发电，同时可以根据实际需求通过控制励磁变换器实现最大风能跟踪控制以及不同性质的无功分量。
最后设计研制一台原理样机，进行了系统的变速恒频并网发电系统实验研究，进一步验证了理论分析与仿真研究的正确性，获取有实用价值的结论。
关键词：变速恒频，风力发电，双馈，励磁变换器，定子电压定向矢量I变速恒频双馈型并网风力发电机励磁控制的研究AbstractWith the development of world economic, the consumption of conventional energy source，suchas coal and petroleum, rises rapidly. It has simultaneously caused a series of environmental problemslike global warming. In such a situation, people pays much more attention to clean renewable energysource day by day. The wind energy is one kind of inexhaustible clean energy, and it has greatsignificance to relieve the energy shortage. Therefore, the wind power generation technologybecomes a hot topic to scholars in various countries.Variable-speed constant-frequency wind energy generation system with doubly fed inductiongenerator , which may realize the flexible incorporation, high energy conversion efficiency as well asthe low-power sliding converter, has become the head of electricity industry. In this system, powerdecoupling, grid-connected control strategy and the maximum wind energy tracking control aretechnologies which arouse heated discussion. However, the key to realize the above technologies is todesign and control of the rotor side excitation converter. This paper tends to makes a detailedtheoretical analysis of excitation control strategies for variable speed constant frequency doubly fedgenerator,then to constructs the simulation model and to design prototype for experimental study onthe basis of the theoretical analysis.Firstly, based on the principle of doubly fed generator, this article first constructs themathematical model of generator in different coordinate systems and makes a qualitative analysisproblems like performance characteristics, power flow and steady state characteristics.Then wecompare several topological structure, and finally we confirm that two level voltage PWM converteris the most preponderant kind of converter.Secondly, the control policy of rotor side excitation converter is comparatively analyzed, wemainly study the stator voltage vector control as well as stator flux vector control. Compared to thelatter, stator voltage vector control saves flux observer which has no influence on control effect, and itsimplifies the structure. Based on stator voltage vector control, we design a PLL Circuits which canlock the phase of network voltage correctly in case of network voltage fall, and it verifies itssuperiority with simulation analysis. At the same time, we make a deeper research into the maximumwind energy tracking control and grid-connected control strategies and finally determine indirect windspeed control pattern and control strategy of grid-connected with no load.II南京航空航天大学硕士学位论文Thirdly, based on the theories, we construct the simulation model in MATLAB/Simulink whichproves the correctness and feasibility of the above theories. The system can realize the incorporationelectricity generation, and may realize the maximum wind energy tracking control as well as theheterogeneity reactive component through the control of excitation converter according to thephysical demand.Finally, we design a prototype to test variable-speed constant-frequency wind energy generationsystem, which further confirms the accuracy of theoretical analysis and the simulation research.Therefore, we can draw a conclusion which is valuable and practical.Keywords: variable-speed constant-frequency, wind energy generation, doubly-fed, e xcitation converte, stator voltage vectorIII变速恒频双馈型并网风力发电机励磁控制的研究图表清单图1.1欧盟2007年新增电力构成 (3)图1.2 1996-2009年中国风电装机容量增长情况 (4)图1.3叶素受力分析 (5)图1.4直驱式永磁同步发电机原理图 (7)图1.5双馈异步发电机原理图 (7)图2.1双馈电机等效电路 (11)图2.2 DFIG在三种典型转速运行区域内有功功率流动 (12)图2.3 DFIG物理模型示意图 (13)图2.4产生等效旋转磁动势的交流绕组和直流绕组的示意图 (15)图2.5空载损耗分析 (20)图3.1两电平电压型双PWM变换器 (24)图3.2六相整流-三相晶闸管相控交-交直接变频器的主电路 (25)图3.3矩阵式变换器 (25)图3.4电压空间矢量图 (26)图3.5基于定子电压定向矢量控制的转子电流闭环控制框图 (30)图3.6锁相环的基本结构 (31)图3.7三相软件锁相环原理图 (32)图3.8矢量相位差示意图 (32)图3.9电网故障下改进型锁相框图 (34)图3.10电网故障(工频)条件下传统三相锁相环锁相结果 (36)图3.11电网故障(工频)条件下改进型锁相环锁相结果 (36)图3.12电网故障(频率偏移)条件下定周期锁相环锁相结果 (36)图3.13电网故障(频率偏移)条件下改进型锁相环锁相结果 (36)图3.14风轮机C p ⎣ 曲线 (38)图3.15风机特性曲线 (38)图3.16不同运行区域内风力机输出机械功率与风速的关系 (40)图3.17最大风能跟踪控制结构框图 (41)图3.18基于定子电压定向矢量控制的功率外环转子电流内环的闭环控制系统 (42)图3.19变速恒频双馈发电机控制策略切换框图 (43)图3.20空载并网控制结构图 (43)IV南京航空航天大学硕士学位论文图3.21带独立负载并网控制结构图 (43)图3.22变速恒频双馈发电机空载并网控制框图 (45)图3.23变速恒频双馈并网风力发电系统仿真模型 (46)**图3.24 P1=15kW,Q1=0情况下仿真波形 (47)图3.25 1200r/min条件下定子输出不同性质功率仿真波形 (48)图3.25发电机转速、定子输出功率跳变情况下仿真波形 (49)图3.26最大风能跟踪情况下仿真波形 (50)图4.1变速恒频双馈发电系统实验平台框图 (52)图4.2电机拖动平台 (53)图4.3转子侧变换器前后挡板实物图 (53)图4.4 FF450R12ME3结构示意图 (54)图4.5 2SD316EI结构示意图 (55)图4.6 2SD316EI实物图 (55)图4.7电压检测调理电路 (55)图4.8电流检测调理电路 (56)图4.9转子位置检测调理电路 (57)图4.10 TMS320F2812的串行通讯接口电路 (57)图4.11转子位置检测调理电路 (58)图4.12软件执行优先级 (59)图4.13主程序流程图 (60)图4.14串口通讯子程序 (60)图4.15故障处理子程序 (60)图4.16周期中断子程序 (61)图4.17同一桥臂IGBT驱动信号 (62)图4.18空间矢量调制波形 (62)图4.19三相电网电压及锁相角波形 (62)图4.20电网电压锁相角及转差锁相角波形 (62)图4.21转速1200r/min(亚同步运行)时定子电压建立阶段波形 (63)图4.22转速1500r/min(同步速运行)时定子电压建立阶段波形 (63)图4.23转速1200r/min(亚同步运行)时并网时刻实验波形 (64)图4.24转速1200r/min(亚同步运行)时稳态运行实验波形 (64)V变速恒频双馈型并网风力发电机励磁控制的研究表1.1 双馈型风力发电机组与永磁直驱风力发电机组的综合比较 (8)表2.1 双馈电机定转子冷态直流电阻测量数据 (19)表2.2空载实验数据测量结果 (20)表3.1风力发电机组的运行区域的比较 (40)VI南京航空航天大学硕士学位论文缩略词及其全称略写DFIGIGBTSPWMSVPWMDSPADCDTCDPCVSCFCSCFPWMPLLEPLLSCILVRTZCSZVSMPPT注释表英文全称Doubly Fed Induction GeneratorIsolated Gate Bipolar TransistorSine Pulse Width ModulationSpace Vector Pulse Width ModulationDigital Signal ProcessorAnalog to Digital ConverterDirect Torque ControlDirect Power ControlVariable Speed Constant FrequencyConstant Speed Constant FrequencyPulse Width ModulationPhase Locked LoopEnhanced Phase Locked LoopSerial Communication InterfaceLow V oltage Ride ThroughZero Current SwitchZero V oltage SwitchMaximum Power Point Tracking中文名称双馈发电机绝缘栅双极晶体管正弦脉宽调制技术空间矢量脉宽调制数字信号处理器模数转换模块直接转矩控制直接功率控制变速恒频恒速恒频脉冲宽度调制锁相环加强型锁相环串行通信接口低电压穿越零电流开关零电压开关最大功率点跟踪VII承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
