硕士论文-基于PSCAD的变速恒频双馈风力发电系统建模与仿真.docx

基于PSCAD的变速恒频双馈风力发电系统建模与仿真 本次研究的主要内容是基于PSCAD的变速恒频双馈风力发电系统建模与仿真。该系统能够实现风力发电机组的变速恒频控制，提高电能质量和电网稳定性。研究中，首先介绍了双馈电机的基本结构特点及其运行原理，然后详细推导分析了abc三相静止坐标系下和两相同步旋转dq坐标系下的双馈发电机的动态数学模型。 在此基础上，研究还采用了基于定子磁链定向的矢量控制方案对转子侧变换器的控制方案进行设计，并引入了滞环电流PWM控制技术，建立了转子电流与功率之间的控制关系。采用转速与无功功率双闭环的控制结构，较好的实现了有功功率和无功功率的解耦控制。 网侧变换器的控制方案采用了SVPWM控制技术，通过电压电流双闭环的控制结构，能够维持直流侧母线电压恒定以及保持单位功率因数运行。在PSCAD/EMTDC电力仿真软件中搭建了双馈风力发电系统模型以及控制部分模型，仿真运行结果表明，双馈风力发电系统能够较好地追踪风能，实现最大功率输出，有功功率和无功功率能够实现独立调节，实现了解耦控制，网侧变换器能够较好地维持直流侧母线电压的恒定。 此外，研究还介绍了低电压穿越的概念以及电网正常运行对风电机组低电压穿越能力提出的要求，介绍了实现低电压穿越的两大类技术，通过分析比较指出，在电网电压大幅跌落情况下，仅仅改进控制策略对实现低电压穿越不能起到应有的作用，硬件保护电路是必须增加的。研究还搭建了主动式Crowbar保护电路，通过仿真结果证明在电网电压大幅跌落的情况下投入Crowbar保护电路能够增强双馈电机的低电压穿越能力。 本研究的结果表明，基于PSCAD的变速恒频双馈风力发电系统建模与仿真能够较好地实现风力发电机组的变速恒频控制，提高电能质量和电网稳定性，为风力发电技术的发展提供了有价值的参考。 知识点： 1. 变速恒频双馈风力发电系统的基本结构和工作原理 2. 双馈电机的基本结构特点和运行原理 3. 基于定子磁链定向的矢量控制方案对转子侧变换器的控制方案设计 4. SVPWM控制技术在网侧变换器的应用 5. 低电压穿越的概念和实现技术 6. Crowbar保护电路的概念和分类 7. PSCAD/EMTDC电力仿真软件在风力发电系统建模与仿真中的应用