的转速可以用下面的公式进行表达，即式中发电机端电压输出频率发电机的极对数发电机转子的转速，。当发电机转子处于变速运行的状态时，从电机的内部结构和电机原理来看，我们可以知道，把对称的三相交流电通入到三相对称绕组中，那么将在电机气隙内产生旋转磁场，旋转磁场的转速主要受所通入的交流电的频率和电机的极对数影响，它们的关系可表示如下，即式中旋转磁场的转速为电机的极对数为绕线电机转子三相绕组通入的三相对称交流电的频率，。双馈变流器的工作原理双馈变流器整个系统结构比较复杂，并网开关双变换器滤波电路低电压穿越电路等几个重要部分共同组成了变流器的整个系统。用于变速恒频双馈发电机的变流器应具有以下性能为了减少励磁变频器的容量，发电机必须运行在规定的同步转速下，发电机的励磁绕组将会产生双向流动的能量，所以般要求用于应该具备功率双向流动的能力的双馈发电机的变换器。为使发电机输出的电能质量可以达到电网的基本要求，因此需要的励磁电流谐波较小，并且谐波频率比较高，即所选用的励磁用变频器输出特性应该是优良的。因此变换器的输出励磁电压般应具有正弦脉宽调制波形。为了防止电网的谐波电流受到污染，因此变频器的输入特性要求是相对较高的。目前，符合上述条件并且可用于双馈发电机交流励磁的装置主要包括交交循环变换器矩阵变换器和交直交双变换器，通过对每种类型的变换器特点性能进行比较，更多情况下般会选用交直交双变换器作为双馈发电机的交流励磁装置。在双馈风力发电系统中，电压源型交直交变流器是实际的应用中较为广泛，同时电流源型变流器也广泛应用于电力拖动领域，尤其在些大功率变流场合得到了大部分的使用，电流型变流器通常采用晶闸管器件构成，它的电流密度相对比较大，因此，也广泛的应用在大功率传动场合中。直驱式风电并网控制的变流器设计风电变流器系统的要求网侧变流器需要实现以下功能直流母线侧电压保持恒定不变交流电由直流电变化而来，功率要符合要求交流电的电压频率应和系统电网的电压保持同步，相位相同系统并入电网的电流谐波要尽可能相对较小。对于电网因突发事故外界不可预知因素等原因所引起的电网突变，或者由于外界电路故障所引起的电压不对称情况，本论文将不做考虑。附国家对风电系统并网标准要求如下表表并网标准化指标表电压谐波技术指标次谐波，总谐波风电变流系统相关参数设计在本设计中，假定直流侧母线电压的规定值为，并网逆变器的额定功率为，系统电网电压为，直流侧电容般采用规格的，调制方式采用正弦脉宽调制方式。主电路的设计图直驱式风力发电变流器主电路本设计中，并网逆变器的前级没有控制直流母线电压恒定，直流侧电压源可以用受控电压源来代替。直流侧电容在机侧变流器已在前面章节进行简单概述，故需要设计的参数主要是交流侧滤波电路，即滤波电路以满足输入电网电流容量电压差相位差频率差的谐波要求。直流母线电压的选取风力发电变流器网侧逆变器般采用三相全桥拓扑结构，通过三相断路器逆变输出直接输入配电网或经电压调整后送入用户。电网额定相电压为，其幅值为，对于及以下等级的电力系统电压偏移不应超过额定电压的，因此相电压幅值变化范围为。三相全桥逆变器般采用和等调制方式来变化交直流。对于调制方式，三相逆变器输出的相电压幅值最大值为由式可见，采用调制方式时，直流母线侧电压的最小值为。对于调制方式，三相逆变器输出的相电压幅值最大值可用下列公式进行表示由式可见，采用调制方式时，直流母线侧电压的最小值为。综合计算分析，对电压裕量的定值进行考虑，因此直流母线电压选取的额定值为。机侧整流器电感的选取当风力发电变流器在额定功率输出状态下进行工作时，输出有功功率为，此时。对于发电机侧整流器，其直流母线的负载电阻可计算为在本篇论文中，风力发电机的额定输出相电压有效值采用，其允许的转速范围为额定转速的。因此发电机输出的相电压有效范围为。对于三相单管整流器而言，升压倍数可由下面公式进行计算因此，三相单管整流器的升压倍数的取值范围为。对于三相单管整流器的电感，其值的大小可用公式进行表示在上式中，为整流器的阻抗，为开关周期，是与三相整流管升压倍数相关的系数。假设整流器在临界状态下进行工作，那么根据取值的范围来说，可选取。此时，开关选用的频率为，即。由上式可计算得出管整流器的升压电感为由上式可知，在实际的选取过程中，升压电感可选值为。机侧整流器二极管的选取在开关作用的个周期范围内，当三相单管整流器斩波开关管处于断开状态时，升压电感的电流下降为零后，此时整流二极管承受最大电压大小为此时，整流二级管中通过的最大电流大致与斩波相同，为。考虑定的电压电流幅值要求变化，般选用的二极管整流桥。对于机侧整流器二极管来说，当斩波开关管处于导通状态时，此时二极管承受的最大反向电压与直流母线电压值大小相等，为。当斩波开关管在导通状态下工作时，二极管处于截止状态，电流被阻断而当斩波开关管工作在断开情况时，升压电感内储存的电流将通过二极管对电容进行充电，而电流将慢慢减小，因此流并网变流器输出的相电压当并网段时间后，处于基本稳定状态时，将直流母线上的负载断开，使得相的有功功率输出大小为，无功功率大小为，风电并网变流器的网侧逆变器输出相电压与和电网的相电压比较如图所示。由图可得出，网侧逆变器输出的相电压幅值稍大于电网相电压幅值，而且相位略有超前。网侧逆变器输出的相电压幅值约为，谐波含量相对较低。此时，电能可以经过网侧逆变器将风机发的电能输送到电网。图，时变流器输出与电网相电压比较风电并网变流器的系统的功率输出结果可由图进行表示。分析图可得出，在并网前时刻，网侧逆变器输出的有功功率和无功功率大致相等，其值都为零，机侧整流器输出的能量被负载消耗掉在并网瞬间，因为电网电压高于逆变器输出电压的的缘故，能量将会出现电网流向风电变流器的现象。伴随着网侧逆变器的功率环控制调节作用，在的时间内把能量调整到规定值，网侧逆变器将会和电网无功率进行交换，机侧整流器所输入的电能质量通过负载消耗，避免了风电机组在并网前在很长的时间内向变流器提供能量的情况，倘若出现这种情况，直流母线电压将会发生显著升高在并网工作于稳定状态时，根据给定网侧逆变器的输出单相有功功率和无功功率分别为，由图中波形可知，风电变流器输出在的时间内和逆变器的输出功率样。图风力并网变流器功率输出风电并网变流器的直流母线侧电压如图所示。由图可知，在并网刚开始情况下由于负载还在工作，网侧输出的有功功率和无功功率值都为零，这样可以认为机侧整流器负荷基本保持不变。因此，直流母线侧电压在并网初始状态将保持不变，大小约为。在时，令网侧逆变器的输出有功功率保持不变，同时使直流母线的负载处于断开状态，而机侧整流器的负载情况将会发生较大变化，在这个时候，直流母线侧电压会比较小的扰动情况。在参数自适应模糊控制器的调节下，直流母线侧电压会在的时间内达到的要求。图风电并网变流器直流母线电压仿真实验结果分析由仿真实验结果分析，变流器系统基本满足风力发电并网系统的要求，相对机侧，采用不可控整流电路方案产生的谐波要小的多，还需设计个较小容量的滤波器即可达到滤除谐波的需要。另外，机侧整流器对发电机的影响较小，可以延长发电机的使用寿命。参考文献周天佑双馈风力发电系统网侧变流器的控制及仿真电气开关，郭飞，姚兴佳双馈风力发电并网系统网侧变流器的控制策略研究沈阳工业大学，战亮宇双馈风力发电系统变流器控制的相关研究北京交通大学，邵文昌风力发电网侧变流器控制策略研究合肥工业大学，叶宣甫风力发电并网变流器的研究与设计中南大学，魏伟风力发电及相关技术综述微电机，魏超浅谈风力发电技术发展现状及趋势科技创新与应用，张强风力发电并网变流器工程问题研究合肥工业大学，，，佚名风力发电并网对电网系统的影响分析电源工业佚名风力发电并网对电网系统的影响分析绿色节能行业资讯应用网，黄继涛风力发电变流器的发展趋势探索科技创新与应用，郭建军直驱式风力发电并网变流器设计及其控制策略研究中南大学，马先芹直驱风电系统双变流器无源混合控制电机与控制应用，，，，马先芹直驱风电系统双变流器非线性控制策略电力系统及其自动化学报，应伟航双馈风力发电机开发上海大中型电机，张喜茂直驱风力发电变流器及控制研究西南交通大学，周维来基于双控制永磁直驱风电变流器的研究变频器世界，姚骏风电并网用全功率变流器谐波电流抑制研究中国电机工程学报，致谢时光匆匆，流水无痕，四年的大学时光转眼之间就要结束。回首过去，学习的充实与迷茫生活的欢乐与失落仿佛发生在昨天。即将步入社会，校园生活让人留恋和怀念，如果可以重来，真希望大学生活可以更充实些。但是，大学期间遇到的每个人每件事都教会我很多，感谢他们的出现给我的人生带来了诸多的美好。首先，感谢我的导师李有安老师，让我在开始做设计遇到困难时，所给予的帮助和指导，重新给我审视论文题目，得以使论文顺利完成。李有安老师授课方法独特治学严谨学识渊博待人和善，除了给予我学业上的悉心指导外，也教会我很多书本之外更为重要的为人处世的道理，我唯有通过今天不懈的努力，用更加优异的成绩来报答师恩。与此同时，也感谢电气专业所有老师，以及所有任课老师辅导员老师在大学期间给予的指导和帮助，和同学学生会兄弟姐妹的相互理解和支持。感谢你们给了我丰富多彩的大学生活，感谢你们带来的生活中的快乐，青春不散场，友谊共长存。感谢父母给予的支持，谢谢你们所付出的切，我会加倍努力，用更加优秀的表现