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本文主要研究了双馈感应电机在风力发电系统中的应用。双馈风力发电系统是一种高效、经济的风力发电方案:它只处理转子侧的能量就可以控制发电机的运行状态,适合大型风力发电系统;发电机转子的能量可以馈入电网,运行效率高。文中重点对风轮机的气动力特性、网侧逆变器的控制、电机侧变频器的控制和风力发电机组的控制进行了深入研究。
第二章对风能利用系数与叶片桨距角和叶尖速比的关系进行了推导,确定了不同风速下的控制策略,以及最优工作点的自寻优方法。在不同风速下,进一步分析了风力发电机的速度控制方式和力矩控制方式。
第三章分析了双PWM型变换器的结构和控制特点,重点研究网侧变换器采用电网电压定向矢量控制,通过电网电压定向,将交流侧输入电流分为有功分量和无功分量,分别控制此有功分量、无功分量,实现直流环节电压控制和交流侧单位功率因数控制。
第四章对双馈电机进行稳态和瞬态分析,分别在定子磁场定向,气隙磁场定向,转子磁场定向,定子电压定向等不同的坐标系下面分析比较,提出了基于稳态分析采用定子磁场定向的控制方法,对双馈电机的调速进行控制。
本文对整个风力发电机组的控制进行了分析,建立了风力发电机组的模型。研究成果可以用于双馈风力发电机组的特性分析,也可为双馈风力发电机组并网运行进行仿真分析。