双馈发电机励磁控制技术研究

【摘要】：风能以其自身的优势被人们所关注,它是取之不尽、用之不竭的,在其转换为电能的过程中,不产生任何有害气体和废料,不污染环境,就地取材不需要运输。 风能是世界上增长最快的可再生能源,是未来基于可持续发展和零污染电能的一线希望,其开发利用是最终解决常规能源尤其是化石能源带来的能源短缺、环境污染以及温室效应等问题的有效途径之一,是理想的替代能源。 变速恒频发电技术在风力发电领域是一种新型高效的技术。它可以最大限度的获取风中的能量,提高能量的利用率,是各发达国家重点研究的对象。本文以现今世界风能应用技术中,应用广泛的双馈发电机为主导,开发了基于87C196MC单片机为核心的控制器,在其基础上对变速恒频风力发电机的控制理论和控制技术进行了研究。 文中,首先阐述了变速恒频相对于恒速恒频的优点,并在介绍交流励磁双馈发电机结构的基础上,建立其数学模型。在此基础上对双馈发电机的功率特性进行了分析,为控制系统的设计和实验研究奠定了基础。 其次,在同步旋转坐标系统下,通过定转子电压相位角φ_(rs)将双馈发电机和励磁控制系统联系起来,推导出一体化矢量控制模型。该模型不仅反映了双馈发电机的参数、励磁控制系统硬件结构和转子励磁控制参数,而且从理论上揭示了双馈发电机兼有感应电机和同步电机的运行特点以及应用于变速恒频发电系统中的技术优势。 本文还对变速恒频双馈发电机励磁控制技术进行了较深入的实验研究。研制了基于87C196MC单片机的双馈发电机模拟控制系统,并在该实验系统上实现了变速恒频与软并网。仿真和实验结果表明了所建立数学模型的正确性,并对双馈发电机励磁控制策略研究和转子励磁控制系统的设计具有一定的参考价值。