变速恒频风力发电系统矩阵式变换器的建模与仿真

矩阵式变换器交流励磁的变速恒频风力发电系统研究作者：孙毅来源：《城市建设理论研究》2013年第31期摘要：随着居民生活水平和工作水平的提高，用电量也在持续的增长。

为了保证日后能有充足的电力资源，必须加强发电技术。

风力发电在近几年得到了很大的青睐，而且比较环保。

但是，风力发电系统必须进行一定的革新，只有这样才能获得更加优质的电力资源。

比方说矩阵式变换器交流励磁的变速恒频风力发电系统。

关键词：矩阵式；交流；变速；恒频；风力发电Abstract: As people's living standards and working standards improve, the power consumptionis sustained growth. In order to ensure people can have sufficient power resources in the future , we must strengthen the power generation technology. Wind power has been greatly favored inrecent years, but also more environmentally friendly. However, the wind power generationsystem must be reform, the only way you can get better quality of power resources. Forexample, variable speed constant frequency wind power generation system of the matrix converter AC excitation.Keywords: matrix; communication; speed change; constant frequency; wind power 中图分类号：TM315文献标识码：A对于矩阵式变换器交流励磁的变速恒频风力发电系统来说，在很大程度上对原来的风力发电系统进行了一定的革新。

收稿日期:2009-05-18 第26卷　第10期计　算　机　仿　真2009年10月 文章编号:1006-9348(2009)10-0294-04变速恒频双馈异步风力发电机建模与仿真研究王兴武1,张照彦2,武永利2(1.华北电力大学仿真与控制技术研究所,河北保定071003;2.保定华仿科技有限公司,河北保定071051)摘要:变速恒频发电是一种全新高效发电方式,适用于风力发电等可再生能源开发利用。

为了实现变速下调节系统的稳定性,根据双馈异步风力发电机原理,建立双馈异步发电机的数学模型,采用变速恒频风力发电机运行特点分析双馈异步发电机控制模型。

在S T A R-90仿真支撑平台上开发仿真算法,建立双馈异步发电机及其控制的仿真模型,通过仿真验证模型的有效性。

仿真实验结果表明,模型能正确反映变速恒频双馈异步风力发电机的运行特性,对实际风电机组的仿真研究及运行分析具有参考意义。

关键词:风力发电机;变速恒频;仿真中图分类号:T P 391.9 文献标识码:AMo d e l i n g a n d S i m u l a t i o no f V a r i a b l e -S p e e dC o n s t a n t -F r e q u e n c yD o u b l e -F e d Wi n dG e n e r a t o rW A N GX i n g -w u 1,Z H A N GZ h a o -y a n 2,W UY o n g -l i2(1.I n s t i t u t e o f S i m u l a t i o n ＆C o n t r o l ,N o r t h C h i n a E l e c t r i c P o w e r U n i v e r s i t y ,B a o d i n g H e b e i 071003,C h i n a ;2.B a o d i n g S i n o S i m uT e c h n o l o g y C o r p o r a t i o n .L t d ,B a o d i n g H e b e i 071051,C h i n a )A B S T R A C T :V a r i a b l e -S p e e d C o n s t a n t -F r e q u e n c y (V S C F )i s a n e we f f i c i e n t m e t h o d f o r g e n e r a t i n g e l e c t r i c p o w -e r .I t i s a d a p t a b l e t o t h e d e v e l o p m e n t o f t h er e n e w a b l e e n e r g y s u c h a s w i n d p o w e r .T h e p a p e r a n a l y z e s t h e t h e o r y o fd o u b l y -fe di n d u c t i o n g e n e r a t o r (D F I G )u s e d i n w i n dp o w e r ,b u i l d s a m a t h e m a t i c m o d e l of D F I G ,a n d t h e n a n a l y -z e s t h e c o n t r o l m o d e l o f D F I Ga c c o r d i ng t o th e o p e r a ti o nc h a r a c t e r i s t i c o f V S C F g e n e r a t o r .I t u s e s S T A R-90s i m u l a -t i o ns u p p o r t p l a t f o r mt o d e v e l o ps i m u l a t i o na r i t h m e t i c ,b u i l ds i m u l a t i o nm o d e l o f D F I Ga n di t s c o n t r o l s y s t e m ,a n d v a l i d a t e t h em o d e l b y m e a n s o f s i m u l a t i o n .I t i s s h o w e d b y t h er e s u l t s o f s i m u l a t i o n a n de x p e r i m e n t t h a t t h e m o d e l s o u t p u t i s c o n s i s t e n t w i t ht h e o p e r a t i o nc h a r a c t e r i s t i c o f V S C FD F I G ,a n dt h e a n a l y s i s r e s u l t o f t h i s p a p e r h a s r e f e r -e n c e v a l u e f o r t h e s i m u l a t i o n r e s e a r c ha n do p e r a t i o na n a l y s i s o f a c t u a l w i n dt u r b i n e .K E Y WO R D S :Wi n d p o w e r g e n e r a t o r ;V a r i a b l e s p e e d c o n s t a n t f r e q u e n c y (V S C F );S i m u l a t i o n1　引言风力发电是最有发展前途的可再生能源形式之一,对于节约能源、保护环境和促进可持续发展具有重要作用。

变速恒频风力发电机组建模、仿真及其协调优化控制的开题报告一、课题背景随着世界发展的需求以及环保意识的不断增强，清洁能源的应用越来越为人们所关注。

其中，风能在不污染环境的前提下，能够提供可靠稳定且可预测的电能，成为清洁能源的重要组成部分。

在风力发电中，变速恒频技术是当前应用比较广泛的一种技术。

它通过对风力发电机的轴速进行调整来控制输出功率，从而适应不同的风速条件。

然而，变速恒频风力发电系统本身也存在着一些问题。

例如，转子振动、电网电压波动、电力系统的稳定性等方面都需要进行优化控制。

因此，针对变速恒频风力发电系统的建模仿真以及协调优化控制具有较高的研究价值。

二、研究内容本课题的主要研究内容包括：1. 变速恒频风力发电机组的建模：通过分析变速恒频风力发电机组的结构和工作原理，建立相应的数学模型，包括机械模型、电气模型和控制模型。

2. 变速恒频风力发电机组的仿真：利用Matlab/Simulink等仿真软件，对所建立的数学模型进行仿真，验证模型的正确性和可行性。

3. 协调优化控制策略：设计协调优化控制策略来克服电力系统中存在的问题，包括电网电压波动、电力系统的稳定性等方面。

4. 优化控制方案的实现：将协调优化控制方法应用到实际变速恒频风力发电系统中，验证其有效性和鲁棒性。

三、研究意义通过对变速恒频风力发电机组进行建模、仿真和协调优化控制，可以实现对风力发电系统的优化控制，提高风力发电系统的性能和效率，减少对电网的影响，并推动清洁能源的发展。

同时，本课题的研究结果可以为其他相关领域的研究提供参考，如微电网和智能电网等。

四、研究方法本课题的研究方法主要包括：1. 理论分析方法：通过对变速恒频风力发电机组的机械、电气和控制等方面进行详细的理论分析，建立相应的数学模型。

2. 数值仿真方法：利用Matlab/Simulink等仿真软件对所建立的数学模型进行仿真，验证模型的正确性和可行性。

3. 实验方法：将协调优化控制方法应用到实际变速恒频风力发电系统中，通过实验对优化控制方案进行验证。

０．０８０．０６０．０４０．０２０－０．０２－０．０４０５１０１５２０００．５１．５１．０β／ｒａｄλＣｑ图１风力机转矩系数曲线Ｆｉｇ．１Ｔｏｒｑｕｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ大型变速恒频风电系统的建模与仿真孙国霞，李啸骢，蔡义明（广西大学电气工程学院，广西南宁５３０００４）摘要：针对兆瓦级变速恒频风力发电系统，基于Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ建立了包括风机、传动齿轮、双馈发电机在内的大型风电系统的整体动态数学模型。

传统的最大风能捕获算法往往基于最优功率曲线和部分风机参数已知，当上述参数未知或出现扰动时，风电系统的效率会严重降低。

针对此不足，基于所建模型设计了变步长最大风能捕获控制器，该控制器采用矢量控制算法，实现了发电机输出有功和无功功率的解耦控制；针对有功功率控制，控制器根据发电机输出转速扰动时，相应输出有功功率的变化变步长地调整系统输入，直到系统运行到最大风能点。

仿真结果验证了风电系统模型的正确性以及控制器的有效性。

关键词：风力发电系统；双馈发电机；矢量控制；最大风能追踪中图分类号：ＴＭ３１５文献标识码：Ａ文章编号：１００６－６０４７（２００７）１０－００６９－０４收稿日期：２００６－０９－１１；修回日期：２００７－０３－０５电力自动化设备ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔＶｏｌ．２７Ｎｏ．１０Ｏｃｔ．２００７第２７卷第１０期２００７年１０月０引言在众多的计算机仿真软件中，Ｓｉｍｕｌｉｎｋ为动态系统的设计与控制策略的开发提供了直观、方便、交互式的图形化集成仿真环境，获得了广大工程研究人员的青睐。

现基于Ｓｉｍｕｌｉｎｋ建立了以双馈电机为发电机的大型变速恒频风电系统［１－３］的整体动态数学模型，该模型包括风机、传动齿轮、发电机、控制器４个部分。

其中，为提高低风速下的风电系统的运行效率，设计了运用变步长搜索算法的最大风能追踪控制器，该控制器收敛速度快，并且不需要风机系统的任何参数，具有很好的鲁棒性能。

矩阵式变换器交流励磁的变速恒频风力发电系统研究结合矩阵式变换器、交流励磁发电技术和矢量控制的优点，建立了矩阵式变换器供电的变速恒频交流励磁风力发电机定子磁场定向的矢量变换控制系统模型，该系统能够在不同风速下最大程度地获得风能，高质量发电，并实现有功、无功功率的独立调节。

仿真结果展现了系统的优良特性，验证了该方案的正确性和有效性。

标签变速恒频风力发电；矩阵式变换器；交流励磁引言：随着环境保护要求的日益提高和一次性能源的日趋耗尽，开发洁净无污染的后续能源已成为当务之急。

风能作为一种可再生能源近年来受到广泛的重视，风力发电愈来愈高技术化、高性能化。

风力发电机并网发电时，要求输出频率和电网频率一致。

采用变速恒频方式可以提高风能的获取和转换利用率，是很适合风力发电的运行方式，也是它的发展方向。

变速下实现恒频发电的方法众多，其中一种方案是交流励磁发电，它采用变频器实现双馈发电机的交流励磁，变频器只需供给转差功率，大大减小了容量的需求。

此时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，这应是变速恒频发电中的优化方案。

1.交流励磁变速恒频风力发电原理交流励磁发电机从结构上看就是一台绕线式异步电机，转子上采用三相对称分布的励磁绕组，对称交流电励磁，且励磁电压的频率、大小、相位、相序都可根据系统要求加以控制。

交流励磁发电机转速不同于同步转速，但由于其转子实际转速加上交流励磁产生的旋转磁场的转速（方向可以相同或相反）等于同步转速，则在电机气隙中形成一个同步旋转磁场，在定子侧感应出同步频率的感应电势。

因此有的称交流励磁发电机为“异步化同步发电机”。

正是由于交流励磁发电机励磁控制自由度的增加，才使得该类电机具有超越传统同步发电机的性能，其主要表现在：（1）当交流励磁发电机稳态运行时，其转子励磁频率可根据所需电机的转速加以控制，以满足机电能量转换条件：ωs =ωr±ωf，其中ωs为电网角频率，ωr为转子旋转角速度，ωf为励磁电压角频率，因此可实现变速恒频发电；（2）交流励磁发电机励磁磁场的大小以及相对转子的位置决定于励磁电压的大小、频率及其与定子电压的相位关系，采用适当的控制策略后，可使发电机输出的有功、无功功率独立调节。

风力发电系统建模与仿真风力发电系统建模与仿真摘要：风力发电作为一种清洁的可再生能源利用方式，近年来在世界范围内获得了飞速的发展。

本文基于风力机发电建立模型，主要完成了以下工作：（1）基于风资源特点，建立了以风频、风速模型为基础的风力发电理论基础；（2）运用叶素理论，建立了变桨距风力机机理模型；（3）分析了变速恒频风力发电机的运行区域与变桨距控制的原理与方法，并给出了机组的仿真模型，为风力发电软件仿真奠定了基础；（4）搭建了一套基于PSCAD/EMTDC仿真软件的风力发电系统控制模型以及完整的风力发电样例系统模型，并且已初步实现风力机特性模拟功能。

关键词：风力发电；风频；风速；风力机；变桨距；建模与仿真1 风资源及风力发电的基本原理1.1 风资源概述（1）风能的基本情况[1]风的形成乃是空气流动的结果。

风向和风速是两个描述风的重要参数。

风向是指风吹来的方向，如果风是从东方吹来就称为东风。

风速是表示风移动的速度即单位时间内空气流动所经过的距离。

风速是指某一高度连续10min所测得各瞬时风速的平均值。

一般以草地上空10m高处的10min内风速的平均值为参考。

风玫瑰图是一个给定地点一段时间内的风向分布图。

通过它可以得知当地的主导风向。

风能的特点主要有：能量密度低、不稳定性、分布不均匀、可再生、须在有风地带、无污染、分布广泛、可分散利用、另外不须能源运输、可和其它能源相互转换等。

（2）风能资源的估算风能的大小实际就是气流流过的动能，因此可以推导出气流在单位时间内垂直流过单位截面积的风能，即风能密度，表示如下：3ω= (1-1)5.0vρ式中,ω——风能密度(2W)，是描述一个地方风能潜力/m的最方便最有价值的量；ρ——空气密度(3/m kg )；v ——风速(s m /)。

由于风速是一个随机性很大的量，必须通过一段时间的观测来了解它的平均状况，一个地方风能潜力的多少要视该地常年平均风能密度的大小。

因此需要求出在一段时间内的平均风能密度，这个值可以将风能密度公式对时间积分后平均来求得。

大型变速恒频风力发电机组建模与仿真一、本文概述随着全球能源需求的日益增长，以及环保和可持续发展理念的深入人心，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，正受到越来越多的关注。

大型变速恒频风力发电机组作为风力发电的核心设备，其性能直接影响到风电场的运行效率和经济效益。

因此，对大型变速恒频风力发电机组进行建模与仿真研究，具有重要的理论价值和实践意义。

本文旨在探讨大型变速恒频风力发电机组的建模与仿真技术。

文章将介绍风力发电的基本原理和大型变速恒频风力发电机组的基本结构。

接着，重点论述数学建模的理论框架和关键模型，如空气动力学模型、机械动力学模型、电力电子转换模型等。

在此基础上，将讨论仿真方法和技术，包括系统仿真、控制算法仿真以及性能评估等方面。

通过具体案例分析，展示建模与仿真技术在大型变速恒频风力发电机组设计、优化和运行控制中的应用。

本文的研究不仅有助于深入理解大型变速恒频风力发电机组的运行机制和性能特性，也为风电场的规划、设计、运行和维护提供了有力支持。

研究成果还可为风力发电技术的发展和创新提供有益参考。

二、风力发电机组的基本原理与结构风力发电机组是利用风能转换成电能的设备，其基本原理和结构是风力发电技术的核心。

风力发电机组主要由风轮（也称为风力机或风叶）、齿轮增速箱、发电机、偏航系统、塔架、控制系统等部分组成。

风轮是风力发电机组的核心部件，它由一组或多组风叶组成，通常呈水平轴或垂直轴布置。

当风吹过风叶时，风叶受到风力的作用开始旋转，将风能转化为风轮的机械能。

风轮旋转的速度与风速成正比，但由于风速的不稳定性，需要通过齿轮增速箱将风轮的旋转速度提高到发电机可以接受的范围内。

发电机是将机械能转换为电能的设备，风力发电机组中常用的发电机主要有同步发电机和异步发电机两种。

发电机的工作原理是通过电磁感应产生电能，当风轮通过齿轮增速箱驱动发电机转子旋转时，发电机的定子中就会产生感应电动势，从而将机械能转换为电能。

变速恒频双馈风力发电柔性并网控制策略及建模仿真 Research on Flexible Grid-connection Control Strategy and modeling-simulationfor VSCF Wind Power Generation吴国祥1,2 陈国呈 1 马祎炜 1 俞俊杰 1 蔚兰 11上海大学机电工程与自动化学院、上海市电站自动化技术重点实验室 上海 200072 2南通大学电子信息学院 江苏南通 226007Wu Guoxiang1,2 ,Chen Guo-cheng1 ,Ma Yi-wei1,Yu Jun-jie1 , Yu Lan11. Shanghai University shanghai 200072 China2. Nantong University Nantong Jiangsu 226007 China摘要：传统的风力发电并网方式为“刚性并网”，在并网瞬间会产生很大的冲击电流。

本文根据交流励磁变速恒频风力发电的运行特点，将矢量控制的定子电压定向技术应用在双馈发电机的并网控制上，对风力发电的“柔性并网”进行了分析，即根据电网电压和电机转速来调节转子的励磁电流，在变速条件下实现无冲击电流并网，实现了输出有功和无功功率的解耦控制。

建立了交流励磁发电机空载并网、负载并网、并网后的稳态运行和电网波动情况下的不脱网控制模型，完整的仿真研究验证了变速恒频风力发电柔性并网控制策略的正确性与有效性。

Abstract: Traditional wind power generation was rigidly cut in, the current impact on grid connection is extremely high. In this paper,by analyzing run characteristic of AC-excited variable speed constant frequency(AEVSCF) wind power generator ,stator voltage oriented vector control technique is used in doubly fed induction generator(DFIG), flexible grid-connection technique is analysed ,grid voltage and rotor speed are calculated to make generator output voltage meet grid-connection condition without overshoot current by excitating rotor current control, and obtain decoupling control of active power and reactive power .The modes of idle-load and on-load grid connection, running in ready state and fault ride through are established, complete simulation confirms the accuracy and validity of flexible grid-connection control strategy for VSCF wind power generation.关键词：变速恒频 柔性并网 解耦 定子电压定向 建模仿真Keywords: variable speed constant frequency (VSCF), flexible grid-connection, decoupling , stator voltage oriented，modeling and simulation1 引言风能是一种非常具有开发潜力的可再生能源,随着风力发电技术的大力发展，其并网技术也越来越得到重视[1,2]。

变速恒频双馈风力发电系统仿真研究变速恒频风力发电双馈异步发电机双PWM型变换器1引言风力发电是利用风能的一种有效形式，受到了广泛的关注。

和常规风力发电系统相比，变速恒频双馈风力发电系统具有功率因数可调、效率高等优点，同时变换器连接在转子回路，仅处理双向流动的转差功率，不仅具有变换器体积小、重量轻、成本低的特点，更可实现机电系统的柔性连接。

本文采用DFIG功率控制来实现最大风能追踪的实施方案。

基于最大风能追踪的需要，将磁场定向矢量控制技术应用到DFIG运行控制上，形成了基于定子磁链定向的DFIG有功、无功功率解耦控制策略；采用双PWM型变换器作为转子的励磁电源，基于电网电压定向矢量控制技术，实现了网侧变换器交流侧单位功率因数控制和直流环节电压控制。

在建立双馈风力发电系统仿真模型基础上，对整个系统进行了仿真分析，验证了该方案的正确性和可行性。

2 变速恒频双馈风力发电机的运行原理双馈型异步发电机（DFIG）采用绕线转子感应发电机，定子直接接电网，在转子侧施加交流励磁来控制发电机的转矩。

由DFIG实现的交流励磁，可以通过调节励磁电流的幅值、频率和相位实现灵活的控制；改变转子励磁电流的频率，DFIG可以实现变速恒频控制；改变转子励磁电流的相位，可以调节有功功率和无功功率[1][2]。

本文采用双PWM变换器作为DFIG转子励磁电源系统，如图1所示。

两个三相电压源型PWM 全桥变换器采用直流链连接，靠中间的滤波电容稳定直流母线电压。

转子侧变换器向DFIG的转子绕组馈入所需的励磁电流，实现DFIG的矢量控制及输出解耦的有功功率和无功功率进而实现可逆运行。

网侧变换器在实现能量双向流的同时，控制着直流母线电压的稳定，以及对网侧的功率因数进行调节。

图1 变速恒频双馈风力发电系统框图3双馈异步发电机的数学模型为了实现双馈电机的高性能控制，采用磁链定向的矢量变换技术，通过坐标变换和磁链定向，将DFIG定子电流分解成相互解耦的有功分量和无功分量分别控制，从而实现有功功率和无功功率的解耦控制。

变速恒频风力发电系统中矩阵变换器的仿真研究作者：刘晓宇,张润和,武海涛来源：《现代电子技术》2009年第19期摘要:双级矩阵变换器是在传统9开关矩阵变换器的基础上发展起来的一种新型矩阵式变换器,其自身的优点更适宜作为变速恒频风力发电系统中双馈电机的励磁装置。

分析了双级矩阵变换器的拓朴结构和基本原理,根据其特点采用PWM控制与空间矢量调制法相结合并应用零电流换流法进行控制,并基于Matlab/Simulink对双级矩阵变换器进行了建模与仿真。

仿真结果验证了控制方案的可行性和正确性。

关键词:风力发电系统;双级矩阵变换器;零电流换流;PWM 控制;空间矢量调制;建模与仿真中图分类号:TP23文献标识码:A文章编号:1004-373X(2009)19-176-05Simulation Research on Matrix Converter in Variable Speed Constant Frequency Wind Power Generation SystemLIU Xiaoyu,ZHANG Runhe,WU Haitao(College of Information Engineering,Inner Mongolia University ofTechnology,Hohhot,010062,China)Abstract:Two-Stage Matrix Converter (TSMC) is a kind of new matrix converter developed on the basis of the conventional nine-switch matrix converter,by virtue of its advantages,more suitable for serving as the exciter of variable speed constant frequency doubly-fed wind power generation system.The topology structure and principle of TSMC are analysed,and taking accordingly the PWM space vector modulation and zero current commutation to research its features.A simulation mo-del based on Matlab/Simulink is built for the TSMC,and the simulation confirmed the feasibility and validity of control scheme.Keywords:wind power generation system;TSMC;zero current commutation;PWM control;space vector modulation;modeling and simulation0 引言能源危机和环境危机使人们越来越意识到开发可再生能源的重要性,必须采取可持续化发展战略,利用科技手段开发可再生能源[1-4]。

基于PSCAD的变速恒频双馈风力发电系统建模与控制研究一、本文概述随着全球能源结构的转型和可再生能源的大力发展，风力发电作为清洁、可再生的能源形式，已在全球范围内得到了广泛应用。

变速恒频双馈风力发电系统作为风力发电技术的一种重要形式，其运行效率、稳定性及经济性对于风力发电的可持续发展具有重要意义。

因此，本文旨在基于PSCAD仿真平台，对变速恒频双馈风力发电系统进行建模与控制研究，以期为提高风力发电系统的运行性能提供理论支持和实践指导。

本文首先介绍了风力发电技术的发展背景及变速恒频双馈风力发电系统的基本原理，为后续研究提供了理论基础。

随后，详细阐述了基于PSCAD的变速恒频双馈风力发电系统建模过程，包括风力机模型、双馈发电机模型、控制系统模型等的建立与参数设置。

在此基础上，本文重点研究了变速恒频双馈风力发电系统的控制策略，包括最大功率点追踪控制、转子侧变换器控制、电网侧变换器控制等，并通过仿真实验验证了控制策略的有效性。

本文对变速恒频双馈风力发电系统的运行性能进行了评估，包括系统稳定性、动态响应、电能质量等方面的分析。

通过对比分析不同控制策略下的仿真结果，本文得出了最优控制策略的选择依据，为实际工程应用提供了参考。

本文的研究成果对于推动变速恒频双馈风力发电技术的发展和应用具有重要意义。

二、变速恒频双馈风力发电系统原理及特点变速恒频双馈风力发电系统是一种先进的风力发电技术，其核心原理是利用双馈感应发电机（DFIG）实现变速恒频运行。

在风力发电中，风速的随机性和不稳定性使得发电机转速不断变化，而电网的频率则要求稳定。

因此，如何实现变速恒频运行是风力发电技术的关键之一。

双馈感应发电机是一种特殊的感应电机，其定子直接与电网相连，而转子则通过变频器与电网相连。

当风速变化时，发电机的转速会相应变化，但通过调整变频器的输出电压和频率，可以保持定子侧输出的电压和频率恒定，从而实现变速恒频运行。

高效率：双馈感应发电机能够在宽风速范围内保持高效率运行，从而充分利用风能资源。

恒速恒频风力发电系统原理及仿真摘要：介绍了两种恒速恒频发电系统的基本原理，然后在建立的数学模型的基础上进行了包含风电场的电力系统动态仿真，结合实例从多个方面对风力发电系统进行分析。

关键词：恒速恒频发电系统 MATLAB-SIMULINK 动态仿真0 引言在风力发电中，当风力发电机组与电网并网时，要求风电的频率与电网的频率保持一致。

在风力发电过程中，保持风车的转速(也即发电机的转速)不变，从而得到恒频的电能的方式称为恒速恒频发电系统。

由于风速的变化，异步风力发电机组输出的有功功率和吸收的无功功率也要随之发生变化，使得风力发电机组始终处于一个动态过程，与其相连的电网将持续受到风电场波动功率源的干扰。

因此，当风电场容量发展到一定规模时，风电对系统的影响在严重情况下可能会导致系统动态失去稳定。

[1-2]1 恒速恒频发电机系统的构成恒速恒频发电机系统的电机部分分为两种：一种是同步电机作为发电机，同步风力发电装机在风电发展初期曾被广泛利用，但因其特性给并网带来了很大的困难，因此逐渐被取代。

由于同步发电机本身固有的特性,将其移植到风电机组中使用时，效果不甚理想，这是由于风速随机变化,作用在转子上的转矩很不稳定，使得并网时其调速性能很难达到期望的精度，若不进行有效地控制,常会发生严重的振荡和失步，对系统造成严重影响。

同步发电机的并网控制如下：当风速超过切入风速时，启动风电机组，当发电机被带到接近同步速时，启动励磁调节器，给发电机励磁,使发电机的端电压接近电网电压。

在几乎达到同步速时,检测出断路器两侧电位差，当其为零或非常小时，合闸并网，此时只要接近同步转速,就可使并网瞬态电流减至最小，因而发电机组和电网受到的冲击也最小。

但要求风力发电机组调节器调节转速，使发电机频率偏差达到容许值时方可并网，因此对调节器的要求较高。

另一种是异步电机，因为其构造简单，并网容易，所以被大量使用，其组成的发电系统结构如图1[3]图1 异步风机风电场结构图2恒速恒频系统MATLAB-SIMULINK仿真2.1 风速模型基本风+渐变风模拟仿真仿真中，采用基本风和基本风+渐变风模拟风速，基本风为8m/s，渐变风为从2s到5s线性增加，渐变风风速最大值3m/s。