海上风电场及双馈式风电机组的仿真分析
海上风电并网系统的VSC-HVDC仿真报告
论文初稿海上风能具有风速大、较稳定等特点，但是海上风电场与电网的连接距离远，容量大，因此采用直流输电具有一定的优势。
基于电压源换流器（VSC）的高压直流输电（HVDC）能够实现有功功率和无功功率的灵活控制，广泛应用于远距离、大容量输电、交流系统连接和电力系统潮流控制等方面。
基于VSC的HVDC技术有别于基于电流型相控技术的传统高压直流输电，它是一种基于全控型电力电子器件（如绝缘栅双极型晶体管、可关断晶闸管等）和脉冲宽度调制（PWM）的新型直流输电技术。
该技术能够有效解决传统HVDC中存在的换向困难、谐波含量多及占地面积大等缺点。
基于VSC-HVDC的海上风电场并网结构如图所示。
海上风电机组通过交流电缆并联到一起，通过升压变压器将风力发电机的电压进行抬升，VSC1将海上风电机组产生的交流电转换为直流电，通过直流电缆传输到VSC2，经过直交变换实现并网连接。
VSC的结构如图：稳态运行条件下，忽略换流电抗器的有功损耗和谐波分量，则VSC和交流电网之间传输的有功功率P S及无功功率Q S分别为：P S=P C=U S U C sinδ(1)X LQ S=U S(U C cosδ−U S)(2)X L式中：U C为VSC输出电压的基波分量；U S为交流母线电压基波分量；δ为U C与U S的相角差；X L为换流电抗器的电抗。
在式(1)、式(2)中，X L和U S为常数，其值不变。
当δ>0时，VSC吸收有功功率；当δ<0时，VSC 发出有功功率。
无功功率主要取决于(U C cosδ−U S)，当(U C cosδ−U S)<0时，VSC发出无功功率；当(U C cosδ−U S)>0时，VSC吸收无功功率。
因此，通过对δ的控制就可以控制直流电流的方向及输送功率的大小，VSC系统还可以发或吸收一定无功功率，能够起到静止同步补偿器(STATOM)的作用，动态补偿交流母线的无功功率。
仿真分析为验证VSC-HVDC控制系统，按照图1在Matlab的Simulink环境下建立VSC-HVDC系统和控制系统模型。
风电实验报告-风力发电机组的建模与仿真
实验一 ：风力发电机组的建模与仿真XX ：樊姗 __031240521一、实验目的:1掌握风力发电机组的数学模型2掌握在MATLAB/Simulink 环境下对风力发电机组的建模、仿真与分析；二、实验内容:对风速模型、风力机模型、传动模型和发电机模型建模，并研究各自控制方法及控制策略；如对风力发电基本系统，包括风速、风轮、传动系统、各种发电机的数学模型进行全面分析，探索风力发电系统各个部风最通用的模型、包括了可供电网分析的各系统的简单数学模型，对各个数学模型，应用 MATLAB 软件进行了仿真。
三、实验原理：自然风是风力发电系统能量的来源，其在流动过程中，速度和方向是不断变化的，具有很强的随机性和突变性。
本课题不考虑风向问题，仅从其变化特点出发，着重描述其随机性和间歇性，认为其时空模型由以下四种成分构成:基本风速b V 、阵风风速g V 、渐变风速 r V 和噪声风速n V 。
即模拟风速的模型为：n r g b V V V V V +++= （1-1）（1）基本风速在风力机正常运行过程中一直存在，基本反映了风电场平均风速的变化。
一般认为，基本风速可由风电场测风所得的韦尔分布参数近似确定，且其不随时间变化，因而取为常数（2）阵风用来描述风速突然变化的特点，其在该段时间内具有余弦特性，其具体数学公式为：⎪⎩⎪⎨⎧=00cos v g V gg g g g g T t t T t t t t t +>+<<<1111 （1-2）式中：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡--=)(2cos 121max cos g g g T t T t G v π （1-3） t 为时间，单位 s ；T 为阵风的周期，单位 s ；cos v ，g V 为阵风风速，单位m /s ；g t 1为阵风开始时间，单位 s ；max G 为阵风的最大值，单位 m/s 。
（3）渐变风用来描述风速缓慢变化的特点，其具体数学公式如下：⎪⎩⎪⎨⎧=00v ramp r V r r r r t t t t t t t 2211><<< （1-4）式中：⎪⎪⎭⎫⎝⎛---=r r rramp tt t t R v 212max 1 （1-5） r t 1为渐变风开始时间，单位 s ；r t 2为渐变风终止时间，单位 s ；r V ，ramp v 为不同时刻渐变风风速，单位 m/s ；max R 为渐变风的最大值，单位 m/s 。
双馈风电机的控制仿真
2020.05科学技术创新双馈风电机的控制仿真耿秀明（内蒙古电子信息职业技术学院，内蒙古呼和浩特010011）1概述经济的飞速发展带动了各行各业的发展，电能需求的日益增长与发电容量不足的矛盾显得越来越明显。
在目前能源紧缺与环境日益恶化的全球背景下，节能环保的可再生能源的的发展受到了各国的高度重视。
从风能资源的形成来看，其具有典型的可再生性和无污染性，而且风能资源总量大，分布广，是清洁能源战略的重要选择路径之一[1]。
目前，我们所使用的电能中，火电，水电和核电占据了主要的部分[2]。
由于制造、控制技术的发展应用比较成熟，这类发电厂生产的电能能够稳定的供给运行，并变送供给公共电网进行输电配送。
在中国，火力发电的份额占有主导地位，火电厂排放的灰尘、C02等，是造成大气污染的主要来源，并且随着煤炭资源的过度开采，现有储备量也大幅度缩减。
在国家大力的新能源政策扶植下，我国的风电产业迅猛发展，并相继投产了很多大容量风电场[3]。
因风能资源的随机性和波动性，使发出的电能不稳定，造成大部分风电场不能并网运行。
目前双馈发电机是风电场的主要机型，研究双馈风电机对研究风电并网，解决并网电压不稳定问题具有较高的应用价值和研究基础。
2双馈风电机双馈风电机（DFIG ）是风电场的主要机型[3]，风力机通过连接机构带动双馈风电机转子转动，转子绕组通过变换器组与电网连接，通过调节控制转子转速获得最大风能捕获。
定子绕组与电网连接，发电系统根据转速的变化调节励磁电流的频率，实现电机的变速恒频运行[4]。
连接机构主要是齿轮箱，双馈风电机结构如图1所示。
图1双馈风电机结构图当风速较高时，双馈电机转子转速大于同步转速时，转子绕组产生的旋转磁场方向与转速方向相反，电机在超同步状态运行，电能通过变换器从转子侧反馈到电网；当风速较低时，双馈电机转速小于同步转速时，转子绕组产生的旋转磁场方向与转速方向相同，发电机运行在次同步转速状态，转子将通过变流器从电网吸收功率[5]。
双馈变速风电机组模型的仿真分析
双馈变速风电机组模型的仿真分析作者：郑晓栋章琰天来源：《科技创新与应用》2015年第35期摘要：在常用的变速恒频风力机种类中，双馈异步电机的风力机有比较大的技术优势和市场空间。
文章对使用双馈异步风力发电机的风力机组的输出性能做出研究与分析，并使用MATLAB进行仿真模拟。
文章的主要工作包含以下两个部分：第一部分是在风速波动条件下，分别通过电压模式控制和无功功率模式控制，研究分析风电机组的输出特性变化。
第二部分是在电网故障条件下，分别通过电压模式控制和无功功率模式控制，研究风电机组输出特性变化。
关键词：风力发电；双馈风电机组；动态模型；MATLAB引言能源的发展对国民的经济有着非常重要的作用。
常规能源主要以化石能源为主，在全球工业飞速发展的时代，产生极具经济效益的同时，化石性燃料使用的程度也达到了空前。
化石性燃料的使用对大气造成了严重的污染，对人类的生存环境造成了重大的破坏；此外，化石性燃料隶属一次性能源，总有消耗完结的时候。
经济生活中的国策，能源对人类的经济与社会的发展的限制和对资源环境的影响也越来越明显[1]。
虽然各种类新能源中以太阳能的储量最为丰富[2]，但是利用太阳能直接进行光伏发电目前仍有一些不能解决的技术问题。
所以风力对于我们来说是一个比较理想的替代能源。
双馈变速恒频风力发电机目前作为风力发电系统中使用的主要机型，其中永磁直驱式变桨距和双馈异步式的变速恒频风电机组已经成为兆瓦级风电机组的主要技术形式[3]。
对上述风力机组的入网运转调控措施的研究是风能发电系统能够广泛应用的基础。
双馈风力发电机多采用双PWM 变换器为转子提供励磁电流[4]。
转子侧变换器控制策略主要有两大类，一类是基于矢量控制的间接功率控制[5-6]，另一类是直接功率控制[7-8]。
我们国家从“十五”时期已经对双馈异步发电机风电机组理想电网条件下的运转控制进行了比较为深入剖析[9]。
实际工程中电网展示出不稳定特点，电压剧降则是一种非常遇见情况，研究这种故障下DFIG的行为、特性，提高风电机组对这种故障的适应能力，已成为目前国内外研究的热点。
双馈风电系统的建模仿真研究与设计
双馈风电系统的建模仿真研究与设计为了对双馈风电系统进行建模仿真研究和设计，需要考虑以下几个方面的内容：1.风机模型：风力发电机的模型通常由刚性转子、永磁同步发电机和转子侧的变频器组成。
确定风机的机械特性和电气特性，以及风速与输出功率之间的关系，这些参数可以通过实验或者已有的文献进行获得。
在仿真中，可以通过模拟风速和风机负载来测试系统的响应和性能。
2.变频器模型：变频器是双馈风电系统中非常重要的部分，它用于控制发电机的转速和电压。
为了进行仿真研究，需要构建变频器的电路模型，并确定其控制策略和参数。
常用的控制策略包括电压控制和转速闭环控制。
通过仿真可以测试不同的控制策略在不同工况下的性能。
3. 功率电子器件模型：双馈风电系统中包含多个功率电子器件，如变频器中的IGBT、MOSFET等。
需要建立这些器件的模型并确定其参数，例如电容和电感的数值。
这些模型可以通过电路仿真软件进行建立，例如PSCAD、MATLAB/Simulink等。
4.输电网模型：双馈风电系统需要将发电的电能输送到电网中。
因此，需要建立电网的模型，并考虑电网的稳定性和电气参数。
可以根据实际情况设置电网中的节点并确定节点的参数。
通过仿真可以测试风电系统在不同节点工况下的运行稳定性。
在进行双馈风电系统的建模仿真研究和设计时1.在建模过程中，需要准确获取系统参数，例如风机特性曲线、变频器控制参数等。
这些参数对于研究系统的性能和运行特性非常重要。
2.在仿真过程中，可以考虑不同的工况条件，例如不同的风速和负载情况。
通过测试系统在不同工况下的性能，可以评估系统的稳定性和效率。
3.在进行仿真研究时，可以采用不同的控制策略和算法，例如PID控制、模糊控制和最优控制等。
通过比较这些控制策略在系统性能上的差异，可以选择最优的控制方案。
总之，双馈风电系统的建模仿真研究和设计需要考虑风机模型、变频器模型、功率电子器件模型和输电网模型等方面的内容，并进行准确参数的设置和不同工况下的测试。
变速恒频双馈电机风力发电系统的研究与仿真分析
图３－４网侧ＰＷＭ整流器系统的控制策略框图………………………．．３２
图３－５‘ｑ电流内环简化结构……………………………………．３３
图３－６电压外环控制的简化结构…………………………………３３
图３－７坐标变换系统…………………………………………．３５
图３－８定子磁链定向下的变速恒频风力发电矢量控制系统框图…………．３７
图２—６双馈电机的两种工作状态…………………………………１６
图２—７双馈电机并网等效电路…………………………………．．１７
图２－８双馈电机时空矢量图……………………………………．１７
图２—９利用叠加原理的等值电路分解……………………………．．１８
亚同步速发电状态
超同步发电状态…………．．２２
图２－１０双馈电机处于发电状态的两种工况…………………………２２
ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｔｏ ｍｅｅｔ ａｎｄ
ｇｒｉｄ·ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｍｕｓｔ ｂｅ ｒｕｎｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ＶＳＣＦ．Ａｎｄ ｔｈｅ ＶＳＣＦ ｏｆ ＤＦＩＧ ａｒｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｂｙ ｃｏｎｔｒｏｌｉｎｇ ｔｈｅ ｔｈｅ ｒｏｔｏｒ ｓｉｄｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｓ ｔｈｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｏｕｂｌｙ－ｆｅｄ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｖａｒｉｏｕｓ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ，Ｓｅｌｅｃｔ ｔｈｅ ｄｕａｌ ＰＷＭ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ａｓ ａ ｄｏｕｂｌｙ—ｆｅｄ ｍｏｔｏｒ Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ．，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｓｅｔｓ ｕｐ ａ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｇｒｉｄ－ｓｉｄｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ．ｂａｓｅ ｏｎ ｔｈｅ ｇｒｉｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｖｅｃｔｏｒ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ，ｄｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｇｒｉｄ ｓｉｄｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｄｏｕｂｌｙ－ｆｅｄ ｍａｃｈｉｎｅ，ｂａｓｅ ｏｎ ｔｈｅ ｄｑ ａｘｉｓ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃ ｍｏｄｅｌ，ｏｆ ｔｈｅ ＤＦＩＧ，ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｄｕａｌ ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ ｒｏｔｏｒ ｓｉｄｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔａｔｏｒ ｆｌｕｘ，ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ ＤＦＩＧ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｎｏ－ｌｏａｄ ａｎｄ ｌｏａｄ．ａｎｄ ｄｒａｗ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｄｉａｇｒａｍ．ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｖｅｃｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ＤＦＩＧ，ｔｈｅ ｒｏｔｏｒ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉＳ ｅｓｓｅｎｔｉａｌ，ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｎｓｏｒ ｒｅｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．ｆｏｒ ｓｐｅｅｄ ｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓ ｈａｓ ａ ｖｅｒｙ ｇｏｏｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ＶＶＶＦ，
双馈风力发电系统仿真技术研究
论文双馈风力发电系统仿真技术研究摘要随着一些地区风电供应比例的急剧增加,大规模风电场对地区电网稳定性造成的影响愈发显著。
风力发电机的低电压穿越技术越来越受关注。
文中首先介绍了低电压穿越技术的概念、国外的相应标准,继而分析比较了有关此技术的双馈感应发电机建模问题、各种常见的实现低电压穿越的技术手段及改进控制策略。
最后描述了具备此技术的风电场对电力系统的影响。
根据电机学中异步电机的相关知识推导了双馈感应发电机在三相静止坐标系下的数学模型以及运动方程；在对双PWM电压型变流器原理分析基础上，推导了网侧PWM 变流器在三相静止坐标系下数学模型；为了便于控制系统设计，应用坐标变换技术将所建数学模型转换到两相旋转坐标系下；基于坐标变换技术和电机矢量控制理论，进行了电网电压定向的网侧变流器矢量控制设计和定子磁链定向的转子侧变流器矢量控制设计的研究；进行了亚同步速和超同步速时电机变速恒频发电和有功无功独立调节的仿真研究，仿真结果表明所设计的系统在实现了变速恒频发电的同时，实现了P、Q的完全解耦控制，验证了双馈感应风力发电系统理论分析和控制策略设计的正确性与可行性。
关键字：风力发电；变速恒频；双馈发电机；矢量控制目录摘要........................................................................................................................................ 第1章绪论 (1)1.1课题背景及意义 (1)1.1.1可再生能源开发的必要性 (1)1.1.2风能的开发利用 (2)1.2国内外风力发电技术的发展趋势 (2)1.2.1风力发电机组容量的发展趋势 (2)1.2.2并网风力发电机组的种类 (3)1.2.3风力发电机的发展 (4)1.3变速恒频发电的优点 (5)1.4本课题主要研究内容 (6)第2章双馈风力发电系统的结构特点和基本原理 (7)2.1双馈风力发电系统结构特点 (7)2.2风力机最大风能捕获原理 (7)2.3双馈感应发电机的运行原理 (9)2.4双馈感应发电机功率流动特点 (11)2.5转子励磁变流器的结构特点 (13)2.6 变速恒频双馈风电机组矢量励磁控制 (14)2.7 坐标变换技术 (15)第3章双馈风力发电系统仿真模型的建立 (17)3.1双馈感应发电机数学模型及仿真模型 (17)3.1.1双馈感应发电机的数学模型 (17)3.1.2双馈感应发电机的仿真模型 (20)3.2 双PWM电压型变流器的数学模型 (24)3.2.1网侧PWM变流器的数学模型 (25)3.2.2 双PWM电压型变流器直流环节的数学模型 (28)3.3 网侧变流器的电网电压定向矢量控制设计 (29)3.4 转子侧变流器的定子磁链定向矢量控制设计 (30)3.5 变速恒频双馈感应风力发电系统的并网仿真模型 (36)第4章仿真结果 (38)第5章结论............................................................................................... 错误!未定义书签。
某300MW海上风电场电气系统仿真研究
某300MW海上风电场电气系统仿真研究1.风机的建模风力发电系统是将风能通过风机转换为机械能，然后再带动发电机将其转化为电能的一种发电系统。
按照风机的转速是否能够变化，可以将其分为定速恒频和变速恒频两大类。
1.1.定速恒频风力发电系统定速恒频风力发电系统如下图所示，通常由风机，齿轮箱，鼠笼式异步发电机构成。
在正常运行时，风力机保持恒速运行，转速由发电机的极数和齿轮箱决定。
这种系统的优点是结构和控制都非常简单，造价较低，但是主要缺点在于：无功不可控，需要电容器组或SVC 进行无功补偿；叶片与轮毂刚性连接，风速波动较大时产生较大的机械负载，容易导致齿轮箱故障，对叶片要求也较高；输出功率波动较大；发生失速时，难以保证恒定的功率输出，输出功率有所降低。
因此，定速恒频风力发电系统已经逐渐被变速恒频发电系统所取代。
图恒速恒频风力发电系统1.2.变速恒频风力发电系统变速恒频发电系统具有以下优点：一是风机的转速可以随风速的变化而变化，可以使风机始终保持在最大风能捕获的工况下运行，提高对风能的利用率；二是由于含有电力电子变流器，变速恒频发电系统可以实现与电网的柔性连接，增加运行和控制的灵活性。
根据所使用的发电机及变流器的不同，现有的变速恒频发电系统可以分为以下几类：1.2.1.电励磁同步风力发电系统电励磁同步发电系统原理图如下图所示，同步发电机的定子侧通过背靠背变流器与电网连接，与电网实现电气隔离，因此可以在不同的频率下运行而不影响电网的频率。
其优势体现在：通过控制变频器的调制比可以分别控制有功和无功，在系统故障时提供无功支持，提高电网动态特性；不需要并联电容器作无功补偿装置。
这种风力机系统在国外已有一系列工程实例，但是在我国尚未得到应用，其主要原因是全功率变频器的造价很高，相应的损耗也较大。
图电励磁同步风力发电系统1.2.2.直驱式永磁同步风力发电系统直驱式磁同步风力发电系统原理图如下图所示，它采用永磁同步发电机，并且省去了齿轮箱，直接将风力机与同步发电机的转子相连，虽然风力机的转速较低，但是通过交直交变流器的控制，可以使整个发电系统输出工频的电压和电流。
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年份 图ｌ一１全球海上风电装机容量
美国曾经是风力发电领域的领头羊，早在２０世纪８０年代，美国在开发现代 风力发电技术方面就具备了相当的水平。然而，上个世纪末，由于政府政府相关 政策缺乏连贯性，Ｊ＇ｔ，；０Ｉ资金、技术等客观原因，昔日蓬勃发展的风力发电急剧降 温。近年来国际油价节节攀升，必了较少对能源进口的过分依赖，风力发电重薪 受到美国政府的青睐。
或撰写过的研究成果，也不包含为获得基鲞基堂或其他教育机构的学位或证
书蔼使用过的材料。与我一同工作的丽志对本研究所做韵任何贡献均已在论文中 作了臻确熬说明并表示了谢意。
学位论文律者签名：■莨是 签字秘期： 翘孑年参胃 占嚣
学位论文版权使用授权书
本学镁论文作者完全了解墨盎盘鲎有关僚蟹、使蔫学位论文豹规定。 特授权基鎏盘鲎可以将学位论文的全部或部分浅容编入有关数据库进行检
双馈风力发电系统的仿真部分。建立了变速恒频双馈风力发电系统的数学模 型，包含风速模型，风力机模型，和不同坐标系下的双馈电机模型。完成建模工 作后，主要研究了双馈风力发电系统的控制策略，提出应用定子磁链定向的矢量 控制来实现风力发电系统的有功、无功功率解偶控制以及转速的控制。在此基础 上，建立了矢量控制的系统框图。最后应用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件建立了系统各 部分的仿真模型，并给出了仿真结果与分析，验证了定子磁链定向矢量控制策略 的正确性：既保证了定子输出频率的恒定，又达到了有功功率无功功率独立解耦 控制的目的，同时还较好地跟踪了风力机的最大功率输出。
ｆｉｅｌｄ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ ｉｓ ｄｅｒｉｖｅｄ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｉｓ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆｆｅｒｓ ｔｈｅ
ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｄｅｃｏｕｐｌｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ａｃｔｉｖｅ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｌｏｏｐｓ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ａｔ ｌａｓｔ，ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｆｏｕｎｄｅｄ ｂｙ ｔｈｅ
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签字霸期：…潲君年 参胄 占Ｅｌ
叫ｋ
导师签名： 么匆｛ Ｊ
签字醑期： 训辉 占月 占日
第一章绪论
天津大学 硕士学位论文 海上风电场及双馈式风电机组的仿真分析 姓名：吴良建 申请学位级别：硕士 专业：电机与电器 指导教师：么莉
20080601
摘要
我国海上风力资源丰富，对海上风电的开发将成为我国未来风电产业最主要 的增长点。本文在简单概述国内海上风力发电状况以及风力发电现状的基础上， 重点介绍了海上风电场的开发，并对海上风电机组进行仿真研究。
ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ：Ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｗｉｎｄ ｐｌａｎｔ，Ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｐｅｅｄ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ（ＶＳＣＦ），
Ｄｏｕｂｌｙ，Ｖｅｃｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ
独创性声明
本人声鹱骈呈交的学位论文是本人在导师指导下进行静研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表
ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｐｅｅｄ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ（ＶＳＣＦ）ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｍｏｄｅｌ，ＤＦＩＧ ｍｏｄｅｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｒａｍｅ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ．ａ ｓｔａｔｅ－ｓｐａｃｅ－ｅｑｕａｔｉｏｎ－ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ＤＦＩＧ ｉｎ
ｌｉｓｔｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｐｒｅｐａｒａｔｏｒｙ ｗｏｒｋ，ｓｉｔｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｓｕｐｐｏｒｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ，ａｎｄ
ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｇｒｉｄ．Ｔｈｅｎ，ｐｒｉｍａｒｙ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｗｉｎｄ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ
ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ａｎｄ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｄｒｉｖｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｒｏｍ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｔｏ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ．Ｉｔ ｃｏｍｅｓ ｔｏ ａ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ ｔｈａｔ ａ ｆａｖｏｒｉｔｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｓｕｃｈ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｓ ｔｈｅ Ｄｏｕｂｌｙ－Ｆｅｄ Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ
风力发电场可分为陆地及海上两种。早期风电开发主要集中在陆地。但是随 着风电技术的发展，陆上风电场的局限性逐渐显现，如占地面积大，噪声污染严 重，风速较低且不稳定等。自上世纪９０年代起，国外开始建设海上风电场，海 上风电场以其更多的优势，成为国际风电发展的新领域…。
１．１海上风力发电国内外发展现状
１．Ｅ１世界海上风力发电现状
Ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｐａｒｔ ｉｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｗｉｎｄ ｐｌａｎｔ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｒｔ，ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ ａｎｄ
ｍａｊｏｒ ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｍａｒｉｎｅ ｗｉｎｄ ｐｏｗｅｒ ａｒｅ ｅｘｐｌａｉｎｅｄ，ａｎｄ ｋｅｙ ｓｔｅｐｓ ａｒｅ
第一章绪论
能源是现代社会赖以生存和发展的基础，传统的燃料能源正在一天天减少， 对环境造成的危害也日益突出，清洁燃料的供给能力密切关系着国民经济的可持 续发展。这个时候，全世界把目光投向了可再生能源，人们在开源和节流上积极 行动，提出了节约型社会理念，同时开始发展新能源，希望可再生能源能够改变 人类的能源结构，维持长远的可持续发展。
Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ（ＤＦＩＧ），ｄｕｅ ｔｏ ｉｔｓ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｉｎ ｗｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．
Ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｓ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ＤＦＩＧ ｗｉｎｄ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ ＤＦＩＧ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｂｕｉｌｔ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｒａｎｄｏｍ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｍｏｄｅｌ，
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第一章绪论
岬海上风电场（Ｃａｐｅ Ｗｉｎｄ）现已建设完毕；纽约皇后区西北面的长岛（１０ｎｇ ｉｓｌａｎｄ） 电力局２００７年８月提出开发１４０ＭＷ的海上风电场，位于长岛市南海岸，开发 商将负担所有的项目成本，并将在１５．２０年后通过与长岛电力局协议收购电力来 收回成本；２００８年４月美国罗德岛宣布将建海上风电场，该风场每年发电不少 于１３０万兆瓦时，该州制定计划保证从风能供应的电力达到１５％。
海上风电场的开发部分。介绍了开发海上风电优势和面临的主要挑战；分析 了开发海上风电的各个环节，包括前期工作、场址的选择、支撑结构的设计、电 网的接入方案等；着重研究了海上风电机组的初步设计，包括风轮机的设计和驱 动方案的选择，并指出在目前的技术水平下，变速恒频双馈风电系统由于重量和 变换器容量上的优势，最适合应用于海上风电场。
ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｐｐｒｏｖｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ
ｉｓ ｔｒｕｅ．Ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ ｓｔａｔｏｒ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｓ ｃｏｎｓｔａｎｔ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｓｔａｔｏｒ ａｃｔｉｖｅ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｓ ｄｅｃｏｕｐｌｅｄ，ａｎｄ ｒｅａｌｉｚｅｓ ｔｈｅ ｔｒａｃｋ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｘｉｍａｌ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ｗｉｎｄ ｔｃａｒｂｉｎｅ．
美国的海上风力资源丰富，北美湖、墨西哥湾以及靠近太平洋的美国西海岸 地区都是风能盛产区。２００４年美国能源部推出了风能计划，着力引导科研南海 上风电开发等新型应用领域发展，确保风电产业的持续增长【４１。在该风电计划中， 美国海上风电的发展首先锁定在浅滩，然后发展至深水；主要采用单机容量为 ５ＭＷ或更大的风枧。目标在２０１２年，浅滩的电价只需５美分／千瓦时。哥翦正 在研制深水技术，技术进步的同时，也将注重成本控制，确保海土风电健康发展。 在今后十余年中，美国计划有大量的风电机组有待安装，然而可能只有～部分项 西得到落实。作为美国首座海上风电场，美国东北部鳕鱼岬（Ｃａｐｅ Ｃｏｄ）的鳕鱼
关键词： 海上风电场变速恒频双馈电机矢量控制
ＡＢＳＴＲＡＣＴ