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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。
双馈风电系统的建模仿真研究与设计为了对双馈风电系统进行建模仿真研究和设计，需要考虑以下几个方面的内容：1.风机模型：风力发电机的模型通常由刚性转子、永磁同步发电机和转子侧的变频器组成。
确定风机的机械特性和电气特性，以及风速与输出功率之间的关系，这些参数可以通过实验或者已有的文献进行获得。
在仿真中，可以通过模拟风速和风机负载来测试系统的响应和性能。
2.变频器模型：变频器是双馈风电系统中非常重要的部分，它用于控制发电机的转速和电压。
为了进行仿真研究，需要构建变频器的电路模型，并确定其控制策略和参数。
常用的控制策略包括电压控制和转速闭环控制。
通过仿真可以测试不同的控制策略在不同工况下的性能。
3. 功率电子器件模型：双馈风电系统中包含多个功率电子器件，如变频器中的IGBT、MOSFET等。
需要建立这些器件的模型并确定其参数，例如电容和电感的数值。
这些模型可以通过电路仿真软件进行建立，例如PSCAD、MATLAB/Simulink等。
4.输电网模型：双馈风电系统需要将发电的电能输送到电网中。
因此，需要建立电网的模型，并考虑电网的稳定性和电气参数。
可以根据实际情况设置电网中的节点并确定节点的参数。
通过仿真可以测试风电系统在不同节点工况下的运行稳定性。
在进行双馈风电系统的建模仿真研究和设计时1.在建模过程中，需要准确获取系统参数，例如风机特性曲线、变频器控制参数等。
这些参数对于研究系统的性能和运行特性非常重要。
2.在仿真过程中，可以考虑不同的工况条件，例如不同的风速和负载情况。
通过测试系统在不同工况下的性能，可以评估系统的稳定性和效率。
3.在进行仿真研究时，可以采用不同的控制策略和算法，例如PID控制、模糊控制和最优控制等。
通过比较这些控制策略在系统性能上的差异，可以选择最优的控制方案。
总之，双馈风电系统的建模仿真研究和设计需要考虑风机模型、变频器模型、功率电子器件模型和输电网模型等方面的内容，并进行准确参数的设置和不同工况下的测试。
双馈感应风力发电机等效物理模型下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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双馈风力发电机组建模和运行特性研究的开题报告一、选题背景随着新能源产业的快速发展，风力发电已成为重要的清洁能源之一。
作为风力发电的核心部件之一，风力发电机组的性能和可靠性显得尤为重要。
双馈风力发电机组是目前应用最广泛的一种类型，它采用了双回路控制结构，使得发电机的转速与网电频率同步，可以有效地提高转换效率和输出功率。
然而，双馈风力发电机组的建模和运行特性仍然存在一些问题，例如建模过于复杂、控制策略不够灵活等。
因此，对于双馈风力发电机组的建模和运行特性进行深入研究，对于提高风力发电机组的性能和可靠性具有重要意义。
二、研究内容本研究的主要内容包括双馈风力发电机组的建模和运行特性研究。
具体包括以下方面：1. 双馈风力发电机组的基本原理和结构分析，对双馈风力发电机组的运行特性进行深入研究；2. 基于功率平衡和磁路平衡等原理，建立双馈风力发电机组的数学模型，包括转子侧、电网侧和控制模块等；3. 针对双馈风力发电机组的控制策略进行研究，包括转子侧、电网侧以及整机控制等方面，考虑风速和电网故障等外部因素对控制策略的影响；4. 基于Matlab/Simulink等仿真平台，对双馈风力发电机组的建模和控制策略进行仿真和验证。
三、研究意义本研究的主要意义包括：1. 对于双馈风力发电机组的建模和运行特性进行深入研究，有助于提高风力发电机组的性能和可靠性，促进清洁能源的发展；2. 建立双馈风力发电机组的数学模型和控制策略，为双馈风力发电机组的设计和运行提供理论支持；3. 将研究成果应用于实际工程中，对于提高风力发电机组的效率、稳定性和可靠性具有重要意义。
四、研究方法本研究采用文献调研、数学建模、仿真验证等方法进行研究。
具体进行以下步骤：1. 阅读文献资料，系统了解双馈风力发电机组的基本原理、结构、运行特性和控制策略等；2. 建立双馈风力发电机组的数学模型，并进行仿真验证；3. 针对双馈风力发电机组的控制策略进行研究和实验分析；4. 讨论和总结研究结果，提出进一步研究建议。
双馈异步风力发电系统设计与仿真研究的开题报告【标题】双馈异步风力发电系统设计与仿真研究的开题报告【研究背景及意义】随着风力发电技术的不断发展和应用，以及对新能源的需求不断增加，风力发电系统已经成为国内外能源领域的热点之一。
双馈异步风力发电系统由于其具有高效性、可靠性和稳定性等优势，已经成为目前风力发电系统中的主流技术之一。
研究双馈异步风力发电系统不仅可以深入了解风力发电技术的各种问题，还可以进一步提高其效率和稳定性，为新能源发电做出更大的贡献。
然而，由于其复杂性和技术难度，目前双馈异步风力发电系统的研究仍然有待深入。
因此，本研究旨在设计并仿真双馈异步风力发电系统，探讨其特性与优化方法，为风力发电技术的发展作出一定的贡献。
【研究内容与方案】1. 分析双馈异步风力发电系统的工作原理和结构特点，探讨其与传统风力发电系统的区别和联系。
2. 设计双馈异步风力发电系统的主要参数和控制策略，建立相应的数学模型。
3. 在Matlab/Simulink环境下进行仿真，分析双馈异步风力发电系统的特性，包括电气特性、动力特性、运行稳定性等。
4. 针对仿真结果进行分析，探讨双馈异步风力发电系统的优化方法，包括控制策略的改进、调节器参数的优化以及系统故障的处理等。
【研究步骤和时间安排】研究步骤分为以下几个方面：第一阶段（1-2周）：查阅相关文献，了解双馈异步风力发电系统的基本工作原理和特点。
第二阶段（2-3周）：设计双馈异步风力发电系统的主要参数和控制策略，建立相应的数学模型。
第三阶段（3-4周）：在Matlab/Simulink环境下进行仿真，分析双馈异步风力发电系统的特性，并针对仿真结果进行优化改进。
第四阶段（1-2周）：总结研究成果，起草论文；制作项目报告和答辩准备。
【研究预期目标】1. 设计和仿真出双馈异步风力发电系统，并对其进行深入的特性分析，包括电气特性、动力特性、运行稳定性等方面，以期深入探索其工作机理和性能指标。
某双馈式异步风力发电机技术改造方案研究文|摆念宗双馈异步发电机是目前风力发电系统中主流的发电机形式之一。
与其他发电机不同，双馈异步发电机通过变频器在转子绕组中施加不同频率的交流励磁电流，以实现定子侧恒定频率的输出。
但由于运行环境恶劣、工况复杂多变，双馈式风力发电机在长期运行过程中会出现各类故障，如定转子绕组接地、匝间短路、绕组断相、轴承点蚀、轴承漏油等。
此外，风力发电机在设计、制造或安装时也会出现问题，如发电机定转子相间不平衡、相间绝缘电阻低、轴承密封不良、轴承润滑不良、转子极间联线以及引出线设计不合理等。
相比于环境因素，这些由设计、制造等环节引发的问题和缺陷大大增加了发电机发生故障的概率，导致现场频繁出现发电机故障甚至损坏的情况，不仅给风电场运维带来极大的困难，大量的故障维修也会造成风电场的电量损失，尤其是更换发电机的周期较长，导致电量损失更多。
高故障率还会导致额外的备品备件费用、大部件更换费用等，从而造成维修成本显著增高。
因此，有必要分析发电机故障原因，并采用针对性的技术改造方案，以提高设备可靠性。
某风电场1.5MW双馈式异步风力发电机，在运行过程中频繁出现各类故障，主要包括转子断相、转子接地、转子相间电阻不平衡、发电机振动、发电机内部漏油等。
通过对各类故障进行诊断分析，发现该型号发电机在轴承绝缘、转子极间联线、发电机轴承油槽密封等方面存在设计缺陷，从而导致风电机组在运行过程中频繁出现同类故障。
本文以该风力发电机为例，探究了导致各类故障的设计缺陷，并针对各种缺陷提出了有效减少发电机故障的技术改进方案。
风力发电机结构及参数国内某风电场风电机组采用1.5MW双馈异步风力发电机，其主要参数如表1所示。
双馈异步发电机主要包括定子系统、转子系统、转轴及轴承、集电环系统、散热系统、润滑系统、前后端盖、机座等。
定子系统主要包括定子绕组和定子铁心，定子三相绕组直接与电网侧连接，对外输出电能。
转子系统主要包括转子绕组和铁心，转子绕组三相交流引出线与集电滑环连接，通过集电滑环与变流器转子侧连接，再由变流器经过AC/ DC和DC/AC变换与电网侧连接。
2MW风力双馈异步电动机的研究设计摘要:一个设计为一个2 MW风力发电机的商业,验证了两种连接方式为标准双馈异步机可延长低速下范围到80%滑动没有增加的额定功率电子变换器。
这远远超出了正常的30%的下限。
较低的速度连接被称作异步发电机模式和机器操作与短路定子绕组和所有的功率流在转子回路。
有两个回路逆变器控制系统方案设计和调整为每一个模式。
本文的目的是当前仿真结果,说明了该控制器的动态性能均为双馈异步发电机的连接方法为2 MW风力涡轮机。
一个简单的分析了双转子电压为连接方法包括作为这个演示的优势的时候,需要考虑设计等先进控制策略。
关键词:双馈电机、异步发电机、风力发电机1、介绍兴趣是持续风力涡轮机,尤其是那些拥有一个额定功率的许多兆瓦这个流行主要由既环保,也可用的化石燃料。
立法鼓励减少碳足迹的所谓的地方,所以目前正在感兴趣的可再生能源。
风力涡轮机仍然被看作是一种建立完善的技术,已形成从定速风力涡轮机,现在流行的调速技术基于双馈异步发电机(DFIGs)。
风力是一DFIG变速与转子变频器控制使转子电压相位和大小调整以保持最佳扭矩和必要的定子功率因数文[1]~[3]。
DFIG技术是目前发达,是常用的风力涡轮机。
定子的DFIG是直接连接到网格与电力电子转子变换器之间,用以转子绕组的网格。
这个变量速度范围是成正比的评级的转子等通过变频器调速范围±30%[4、5、6、7]转子转换器只需要的DFIG总量的30%的力量而使全面控制完整的发电机输出功率。
这可能导致显著的成本节省了转子转换器[4]。
滑动环连接,但必须保持转子绕组,性能安全可靠。
电源发电机速度特性,如图1所示为2 MWwind汽轮机。
对于一个商业发电机速度随风速,然而这种关系是为某一特定地点。
作为风速,并因此机速度快、输出功率下降了的风力发电机减少直至关闭时提取风是比损失的发电机和液力变矩器。
操作模式已经提出,风力机制造商宣称延伸速度范围以便在较低的速度力量提取的风是比损失在系统等系统能保持联系。
