基于MATLAB的双馈电机仿真.pdf

双馈发电机仿真研究是一项利用现代电力电子技术和控制策略来优化风力发电效率和性能的重要工作。MATLAB/Simulink仿真工具的使用为电力系统的设计与仿真提供了强大的支持，尤其是在变速恒频风力发电系统的研究中显示出其重要性。该研究的主要内容和相关知识点涉及以下几个方面： 一、双馈发电机的基本原理 双馈发电机作为交流励磁发电机的一种，其转子绕组由直流励磁改为三相对称的交流励磁绕组。交流励磁发电机在额定频率交流电的激励下，能够产生一个相对于转子旋转的磁场，其转速由极对数和频率决定。当转子的转动速度与交流励磁产生的磁场速度向量叠加时，电机气隙中形成的是一个等效于同步转速旋转的磁场，定子侧感应出同步速度的电势。尽管从转速上区分，交流励磁发电机是异步发电机，但在性能方面又与同步发电机相似。 二、定子磁链定向的矢量控制 矢量控制技术是交流电机控制中的关键技术，它能够实现电机的解耦控制。在定子磁链定向控制下，同步转速旋转的坐标轴d与定子磁链重合，简化了控制系统的复杂度。在50Hz的工频下，定子绕组的电阻可以忽略，定子电压矢量与定子磁链矢量之间相位相差90度，可以用来简化控制。通过控制转子电流的有功分量和无功分量，可以独立调节发电机的有功功率和无功功率。 三、变速恒频风电系统的控制 变速恒频风电系统通过调整风力机叶轮的旋转速度，根据风速变化保持最佳叶尖速比，以提高风能的利用率。采用矢量控制策略，能够实现双馈电机在变速运行下的恒频控制，进而提供稳定频率的电能输出。 四、MATLAB/Simulink仿真过程 在MATLAB/Simulink环境下建立双馈发电机的仿真模型时，首先需要建立数学模型。在两相同步旋转坐标系d-q中建立模型，可以省略坐标变换模块，简化仿真过程。利用Simulink电机模型进行仿真时，需要注意转子侧供电接入问题和PWM供电的调频问题。建立仿真模型后，可以通过模拟发电机的运动方程和转矩方程，最终建立完整的电机仿真模型，并在仿真图形中展示。 五、仿真结果与结论 仿真结果显示，应用矢量控制方法可以有效解决双馈发电机的解耦问题，实现变速恒频控制要求。使用MATLAB/Simulink进行双馈发电机系统的仿真，能够有效解决定转子电源接入问题，并在很大程度上简化仿真难度。此外，仿真结果的准确性和可信度均得到了验证。 该研究通过MATLAB/Simulink仿真平台，采用定子磁链定向矢量控制策略，对变速恒频风力发电系统中的双馈发电机进行了深入研究和仿真验证。这些工作不仅为双馈电机的理论研究提供了有效的工具和方法，也为后续的电力系统优化和控制提供了重要的实践依据和经验。