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为了缓解能源危机,一种可再生能源的开发利用——风力发电——在各国已经展开大规模建设和运行。目前风力发电场中,变速恒频双馈风力发电机成为整个风场的主流发电机组。这样的发电系统规模庞大、构成复杂,采取一种快速有效的控制策略是关键。对于矢量控制策略,虽然可以完成整个系统的控制,但是系统对电机参数和控制结构复杂,再加上整个庞大而又复杂的双馈风力发电机组,就显得控制更为复杂了。而对于直接转矩控制策略,它有着控制结构简单,系统响应速度快等特点,因此,本文把直接转矩控制策略加入到双馈风力发电系统中,以此研究。 为了使得直接转矩控制策略很好的应用到发电系统中,首先研究了双馈发电机的数学模型、矢量图、稳态等效电路和综合方程式,双馈风力发电系统的功率流动关系。 其次,研究和分析了直接转矩控制的基本原理,借助于坐标变换,推导出双馈发电机在两相静止坐标系下的数学模型,导出了磁链和转矩的估算公式,并且建立了磁链和转矩滞环控制器,根据这两个滞环比较器的输出,再依据定子磁链所在扇区的区号来查询最优开关矢量表就可以输出驱动信号直接控制逆变器开关管,从而间接控制双馈电机转子侧所需的励磁电流。 再次,在Matlab/Simulink环境下搭建了风力机模型、双馈发电机模型、最大功率跟踪模型及其整个双馈风力发电直接转矩控制系统的仿真模型,并设定系统的各个参数,对各个模型在不同状态下的运行特性进行仿真研究。仿真结果表明:随着风速发生阶跃变化,通过变流器对转子励磁电流进行相应的调节,达到了双馈风力发电系统变速恒频发电的目的。 最后,总结了课题所做的主要内容和研究成果,并对双馈风力发电系统直接转矩控制策略更深层次研究做了相关展望。