探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制无刷双馈风力发电机（Brushless Double-fed Wind Power Generator，BDWG）由于其具有高效、稳定、可靠的特点，在风电发电产业的快速发展中得到了广泛应用。
其核心部件是无刷双馈电机（Brushless Double-fed Induction Machine，BDFIM），由于其内外转子之间通过转子侧电容连接，使其具有一定的电磁转矩特性。
因此，在BDWG中基于实时控制的电压源逆变器的功率控制策略中，可以通过控制转子的电压和电流使得BDFIM适应风机不同的转速变化（也即风速的变化）现象，从而在风力发电过程中实现良好的功率控制性能。
本文旨在对BDWG的设计原理和控制策略进行分析和探讨，主要从以下几个方面进行讨论。
1. BDWG的设计分析（1）结构和工作原理BDWG由涉及双馈电机转子部分（即有刷子组合，转子侧电容器等）和无刷直流电机（一般用于调节转子电容器电压的空间矢量调制控制）经由转子上的能量转换器进行变换，在输出端带有无功功率控制的PWM逆变器进行功率输出。
BDFIM相较于一般异步电机，其内部转子电流被划分为主磁通和次磁通两个部分，转子上的电容器则通过变压器与电网连接。
在风机转速发生变化时，由于双馈电机的特殊结构，主磁通和次磁通之间会产生一定的漏电感，从而使得转子上的电流产生相应的变化。
（2）参数设计和优化在BDWG的设计上，关键的参数设计主要包括了转子电容器的容量、变压比等。
为了实现风能的最大利用效率，需要在保证性能的前提下尽可能减小转子电容器的容量，同时在变压器的设计上注重其高效、轻便的特性。
以上两者则需要依据技术手段来进行有效的优化设计。
2. BDWG的控制策略（1）转子电压交换控制BDWG的控制策略之一是通过转子侧的能量转换器实现交换控制，从而在转速变化的情况下实现电极磁势的平衡控制。
该控制策略主要由节拍控制和逆变控制两个部分组成，其中节拍控制主要通过时序触发器和计数器实现；逆变控制则主要通过高功率开关管实现，其控制基础是PWM控制。
浅析双馈风电机组的转速控制摘要：风电机组运行主要是依靠事先设定的主控程序。
在实际双馈风电机运行的过程中，需要保证其运行的持久性、稳定性。
如果风电机组运行时，出现过大的转速以及停机的情况，不及时处理，可能会导致风电机组内部零件寿命下降，也不利于机组正常的发电工作，也不能对机组运行的需求有效满足。
本文就此对双馈风电机组转速控制相关内容进行分析。
关键词：双馈风电机组；转速控制；转速控制参数值一、引言在进行双馈风电机组转速控制、设置转速控制参数值时，相关的技术人员需要注意综合考虑风电机组不同零件运行情况，保证零件运行的协调性，从而促进不同目标的实现。
具体的目标如：促进零件和整体机组的安全性，保证风电机组稳定、长久的运转，增强机组发电的水平，降低风速变化造成的影响等。
相关的技术人员需要始终加强对双馈风电机组转速控制工作。
二、变速双馈风电机组优势双馈风电机组转速控制情况主要分为两种类型。
其一，是风电机组超过额定风速时，机组会调节桨距角，释放多余的能量；其二，是风电机组低于额定风速时，结合变频器控制调节工作，改善发电机的电磁转矩，有效实现机组转速控制。
相比于恒速机组，变速机组主要包括以下优势。
比如，变速机组能够根据自然状态下不同的风速转变叶轮转速。
如果自然风的风速增加，会进一步使得机组叶轮转速提升，转速形成的能量中一部分采用动能形式进行存储，以此保证整体机组相同的输出功率；如果自然风的风速降低，叶轮中事先存储的动能能够借助电能形式输出，保证平稳的机组功率，避免因风速变化，影响电网运行稳定性。
通过变速机组的运行，还能够保证在受力突变情况下，降低对机组传动机构的影响，保证机组机械部件正常运行，降低部件磨损，对风电机组和零部件的寿命有效延长。
在此基础上，相比于恒速机组，变速机组中的叶轮还有更宽的风速范围，有利于跟踪最佳的叶尖速比，从而进一步保证最大的风能利用系统，对整体系统运行效率有效提升。
三、双馈风电机组的转速控制措施（一）多重超速停机保护变桨系统在变速风电机组中具有独立性。
工学学士学位论文双馈风力发电机电压跌落仿真专业名称电气工程及其自动化学生姓名 XX指导老师 XXXX大学20XX年6月摘要本文通过简述当今世界面临的能源危机及环境危机指出开发新能源的重要性。
从而指出，开发并利用好风能这种可再生的洁净能源，对全人类的进步与发展有着重大的意义。
同时，对国内外风力发电机的发展现状与趋势作出了说明。
在数学模型建立阶段，本文从a-b-c坐标系中的电机方程式的推导开始，以双馈风力发电机电磁暂态方程为基础，通过d-q坐标转换建立起较为简单的dq0系统下的双馈风力发电机的数学模型。
为仿真试验阶段中仿真模型的建立做好准备。
在仿真实验阶段，本文首先简要的介绍了MATLAB软件中simulink的功能及仿真原理,并且分类简单介绍了simulink中的一些常用模块。
接着根据已建立起的数学模型构建仿真模型。
在建立起仿真模型并选定参数之后，针对并网运行下电压跌落情形进行仿真并对得出的仿真图形进行讨论。
关键词：双馈风力发电机；并网；暂态模型；仿真AbstractThis paper through the world energy crisis and the environmental crisis in the face that the importance of developing the new energy. Thus, the development and use that good wind this renewable clean energy, Have a great significance to human progress and development. At the same time, explain the development of wind turbine generators for domestic situation and trends.In mathematical model establishment stage, the paper begins with the derivation for the motor equations in a-b-c coordinate; take the double-fed wind-driven generator electromagnetism transition condition equation as the foundation. Establish comparatively simple doubly-fed grid wind generators mathematical model under dq0 system by d - q coordinate transformation. Prepare for the simulation model establishment in the simulation experimental stage.In simulation experiment stage, this article first in brief introduction the function and simulation principle of MATLAB/simulink, and classified simply introduced in simulink some commonly used modules. Then establishes the simulation model which according to the mathematical model. After establishes the simulation model and designates the parameter, carries on the simulation and which discuss to the simulation graph in view of situations as stator side string reactance, short circuit and voltage forced landing.Key words: double-fed wind generator; Incorporation; transient model;simulation目录1、绪论 .................................................................................................................................. - 1 -1.1引言 (1)1.2新能源的开发 (1)1.2.1 能源危机引发的新能源开发 ............................................................................. - 1 -1.2.2 环境危机引发的新能源开发 ........................................................................... - 1 -1.3风力发电的现状与发展趋势 . (2)1.3.1 风力发电在国外的现状和发展趋势 ................................................................. - 2 -1.3.2 风力发电在我国的现状和发展趋势 ................................................................. - 3 -1.4研究电压跌落的意义 . (4)1.4.1 电压跌落的概念 ................................................................................................. - 4 -1.4.2 电压跌落的原因 ................................................................................................. - 5 -1.4.3 电压跌落的危害 ................................................................................................. - 5 -1.4.4 电压跌落的标准 ................................................................................................. - 6 -1.5风力发电系统常用的研究方法 . (10)1.6本文研究内容 (11)1.7本章小结 (11)2、双馈风力发电系统 ........................................................................................................ - 12 -2.1引言 (12)2.2双馈风力发电原理 (12)2.3双馈风力发电机的数学模型 (14)2.3.1 ABC坐标系下的双馈电机数学模型 ................................................................ - 14 -2.3.2 DQ坐标系下的双馈电机数学模型 .................................................................. - 17 -2.4坐标变换.. (18)2.5本章小结 (18)3、SIMULINK仿真建模 ....................................................................................................... - 19 -3.1引言 (19)3.2SIMULINK简介 (19)3.3SIMULINK的仿真原理 (19)3.3.1 SIMULINK仿真模块 .......................................................................................... - 19 -3.3.2 SIMULINK仿真过程 .......................................................................................... - 20 -3.4SIMULIN K中常用模块库及本次仿真实验所用到的仿真模块. (21)3.4.1 SIMULINK中常用模块库 .................................................................................. - 21 -3.4.2 本次仿真实验所用到的仿真模块 ................................................................... - 21 -3.5构建仿真模型 .. (24)3.6本章小结 (27)4、仿真结果分析 ................................................................................................................ - 28 -4.1引言 (28)4.2电压跌落仿真与分析 (28)4.3本章小结 (30)总结 ...................................................................................................................................... - 31 -致谢 ...................................................................................................................................... - 32 -参考文献 .............................................................................................................................. - 33 -1、绪论1.1引言风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。
摘要风能作为一种清洁的可再生能源，在当今能源短缺的情况下，变的越来越重要。
由于风的不稳定性和风力发电机单机容量的不断增大，使风力发电系统和电网的相互影响也越来越复杂，因此，对风力发电系统功率输出的稳定性提出了更高的要求。
控制系统对提高风力发电系统功率输出的稳定性有很大的作用，所以有必要对控制系统和控制过程进行分析。
本设计主要依据风力发电机组的控制目标和控制策略，通过使用电力系统动态模拟仿真软件PSCAD/EMTDC，建立变桨距风力发电机组控制系统的模型。
为了验证控制系统模型的可用性，建立风力发电样例系统模型，对样例系统进行模拟仿真，并对所得的仿真结果进行了分析，从而证实了风力发电机组控制系统模型的可用性,然后得出了它的控制方法。
通过对风力发电机组控制系统的模拟仿真，可得如下结论：风力发电机变浆距控制属非线性动态控制，在风力发电机组起动时，通过改变桨叶节距来获得足够的起动转矩，达到对风轮转速的控制的目的；当风速高于额定风速时，通过自动调整桨叶节距，改变气流对叶片的攻角，从而改变风力发电机组获得的空气动力转矩，满足风力发电系统输出功率稳定和功率曲线优化的双重要求。
关键词：风力发电；控制系统；PSCAD/EMTDC；仿真分析AbstractThe wind energy which is used as a kind of clean and reproducible energy, nowadays gets more and more important in the energy scarcity cases. Because instability of the wind and continuous enlarging capacity of the single machine in wind power generation, mutual effect between the wind power system and the grid is more and more complicated, so the higher demand is brought forward about the stability of output power of the wind power generation system. The control system may enhance the stability of output power, therefore we have the necessity to analyses control system and the control processes.The design mainly bases on the control target and strategies of the wind power generation. We have established the alterable pitch control model using the power system dynamic simulation software PSCAD/ EMTDC. Also we have established the model of the wind power system for validating the usability of the controller model. We have simulated the whole system and analyzed the result of simulation, and confirmed the usability of the controller model and its control method.We have simulated the control system model of the wind power generation, and got a conclusions: The alterable pitch control of wind power generation is the non-linear dynamic control, control system changed pitch angle for acquiring starting torque while the wind power generation started; we adjusted the pitch angle for changing angle which airflow blow vane , when the wind speed exceed rated speed, then changed the torque of aerodynamics for Satisfing dual demand which are steady power output of the wind power generation and optimizing the power curve .Keywords: Wind power generation; Control system; PSCAD/ EMTDC; Simulation and analysis毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
