论文摘要
近年来，风能作为一种可再生的清洁能源日益受到世界各国的广泛重视，风力发电快速发展己有将近20年的历史，其中基于变速恒频技术的交流励磁风力发电机发电方案已经是风力发电中的一大重点课题。交流励磁发电机作为发电机运行的风力发电系统，利用变速恒频技术后可大大提高风能的利用率。交流励磁发电机可改善电力系统稳定性，转子转速可变，具有独立的有功无功调节能力，特别适用于风力发电。本文在传统风力发电的基础上，致力于研究变速恒频风力发电技术，以作为变速恒频风力发电机用的交流励磁双馈电机为主要研究对象，进行了深入的研究，主要包括以下几方面：1．给出了风能的相关知识及其开发利用、风力发电的国内外发展现状，列举了目前世界上几种风电技术，预测出未来风力发电技术的发展方向，介绍了交流励磁双馈电机发展概况和国内外研究现状。2．研究了交流励磁风力发电机作变速恒频运行时的工作原理和优势，推导了交流励磁发电机在a-b-c坐标系和d-q坐标系下的数学模型，并分析了其运行特性、有功功率和无功功率。3．分析了常用发电机的励磁方式，通过对交流励磁发电机的三相静止坐标系数学模型和两相旋转坐标系数学模型的研究，提出了基于定子磁场定向的矢量控制策略，设计了一种能量双向流动的双PWM变频器，满足了交流励磁发电系统励磁的需要，详细分析了三相电压型PWM整流器的基本原理和数学模型。4．对双PWM变换器进行Matlab／simulink仿真，结果表明能够很好的满足交流励磁发电系统的需要，同时对整个发电机系统进行仿真，得到结果在输入风速变化的情况下，经过一段响应时间，能够得到比较好的波形。本文研究结果表明，采用定子磁场定向矢量控制的交流励磁风力发电机系统具有许多优越的性能，能够基本保证输出电压的恒频恒压。