【风力发电】基于背靠背PWM变流器的1.5MW双馈风力发电机建模仿真设计
摘要
本文围绕风力发电中的双馈风力发电机（DFIG）系统进行研究，重点探讨基于背靠背PWM变流器的1.5MW双馈风力发电机建模与仿真设计。通过Simulink对系统各组成模块进行详细建模，包括风力机、齿轮箱、发电机、变流器及其控制器。仿真结果验证了设计的控制策略在不同工况下的动态性能与稳定性，为风力发电系统优化提供参考。
理论
1. 风力发电基本原理
风力发电机通过风能转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能。双馈风力发电机允许定子直接连接电网，转子通过变流器调节，实现灵活的功率控制。
2. 背靠背PWM变流器 背靠背变流器由两级PWM变流器组成：网侧变流器（GSC）和机侧变流器（RSC）。GSC用于维持直流母线电压稳定，RSC用于控制发电机转子电流，调整功率因数和输出功率。
3. 控制策略 RSC控制：主要负责控制转子侧有功和无功功率，维持发电机在最大功率点运行。 GSC控制：主要用于维持直流母线电压恒定，同时可向电网提供或吸收无功功率。
实验结果
通过仿真对不同风速条件下的系统动态性能进行了测试。仿真结果表明：
-
在风速变化时，发电机输出功率能够迅速跟踪风能变化。
-
直流母线电压在不同工况下保持稳定。
-
功率因数调整策略实现了无功功率的有效控制。
以下为系统部分仿真结果展示：
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风速曲线与发电功率响应
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定子电压、电流波形
-
转子电流控制动态响应
部分代码
% 风速模型
function wind_speed = WindSpeedModel(time)
if time < 10
wind_speed = 10; % m/s
elseif time < 20
wind_speed = 12; % m/s
else
wind_speed = 8; % m/s
end
end
% DFIG系统仿真
sim_time = 30; % 仿真时间30秒
sim('DFIG_model', sim_time);
% RSC控制器
function [id_ref, iq_ref] = RSC_Control(P_ref, Q_ref, Vabc)
% 输入功率参考值及相电压，计算d-q轴参考电流
% 具体计算省略
end
参考文献
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Muller, S., Deicke, M., & Doncker, R. W. (2002). Doubly fed induction generator systems for wind turbines. IEEE Industry Applications Magazine, 8(3), 26-33.
Heier, S. (2014). Grid Integration of Wind Energy: Onshore and Offshore Conversion Systems. John Wiley & Sons.
Blaabjerg, F., Teodorescu, R., Liserre, M., & Timbus, A. V. (2006). Overview of control and grid synchronization for distributed power generation systems. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 53(5), 1398-1409.
Pena, R., Clare, J. C., & Asher, G. M. (1996). Doubly fed induction generator using back-to-back PWM converters and its application to variable-speed wind-energy generation. IEE Proceedings - Electric Power Applications, 143(3), 231-241.
（文章内容仅供参考，具体效果以图片为准）
原文地址：https://blog.csdn.net/2401_84610415/article/details/143651488
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