开源的战略。方面是节约能源，另方面是找到新的课代替的能源，大力开发利用可再生能源，是可持续发展的道路。风能太阳能等可再生资源已在世界范围内受到重视。风能的发展前景风力发电是新能源中技术最成熟最具有规模开发条件及商业化发展前景的可再生能源技术。同时风能资源又是清洁能源，根据国际绿色和平组织和世界风能协会共同发布的风力预计，年世界电力将来自风电，将大大减少因火力发电给大气层带来的危害。风能的合理开发和利用可以缓解目前能源匮乏及燃料资源对环境带来的污染问题，在远期可能成为世界上重要的替代能源。风能的开发利用风能跟阳光样，是取之不尽用之不竭的可再生能源风力发电没有燃料短缺问题，不会产生辐射和二氧化碳公害。风力仪器要比太阳能仪器便宜九成之多。中国风能储存量很大，分布面积广，甚至比水能还要丰富。合理利用风能，既可减少环境污染，又可减轻当今社会越来越大的能源短缺压力。国内外发展趋势风力发电的过程就是风能经过风叶将机械能转换为电能的过程，风力发电的两个主要部件是风力机和发电机，其中风力发电机及其控制系统负责将机械能装换为电能。这部分是整个系统的核心，直接影响着整个系统的性能效率和电能质量，也影响到风能吸收装置的运行方式效率和结构，因此，研制适用于风电转换的高可靠性高效率控制及供电性能良好的发电机系统，是风力发电机技术的研究重点。国外风力发电的现状与趋势在众多新型可再生能源中，风能是分布范围广泛的，风力发电技术比较成熟而且成常州工学院电子信息与电气工程学院毕业设计说明书本相对较低，最具有大规模开发和商业化发展前景，因此风力发电在改善能源结构以及节能减排方面的作用受到了人们越来越多的关注，成为目前国际上可再生能源领域发展最快的清洁能源。风电技术发展迅速，水平轴风电机组技术成为主流，占到以上的市场份额风电机组单机容量持续增大，世界上主流机型已经从年的增加到年的变桨距功率调节方式由于载荷控制平稳安全和高效等优点得到迅猛发展，在大型风电机组上得到广泛采用风能的大规模开发今后将更多依赖于规模化系列化和标准化，以降低成本提高效益随着关键技术和装备的逐渐成熟，海上风电开发将是未来发展的个重要方向，级海上风电机组的商业化已经成为世界风能利用的新趋势。与此同时，各种新技术和新装备的应用标准与规范的完善产品质量的提升和风电市场的规范，也为风电产业长远持续发展奠定了坚实的基础。国内风力发电的现状和趋势能源和环境危机与国民经济可持续发展之间的矛盾，促进了风力发电产业的迅速发展，风电在我国能源结构中的地位日益受到重视。中国发展并网风力发电始于年，到年年底，全国的风力发电装机容量约有万年月可再生能源法颁布之后，当年风力发电新增装机容量超过，总容量达到了万年当年新增装机容量超过，累计装机容量超过万年又新增装机容量万，累计装机容量达到万，跃成为世界上最主要的风电市场之。国家提出的年完成万的目标已提前年于年实现，根据相关部门预测，到年我国的风电装机将达到万，而如果保障得力，到年有望实现亿。在国家政策扶持和市场拉动下，我国风电产业得到了长足的发展，大批有实力的企业纷纷涉足，国外跨国公司也积极在国内组建生产企业，风电产业整体上呈现出百花齐放百舸争流的繁荣景象。目前国内已有多家风电整机制造企业，包括级机组在内的国产风电装备陆续下线并投入运行，国产风电装备的技术水平和质量都有了很大的提高，产能迅速提升。另方面，由于风力发电是项跨学科跨领域跨部门的系统工程，加上国内在相关领域的基础薄弱，我国风电产业的自主发展也存在着基础技术研究和自主创新实力匮乏产业化程度低等问题，还远远不能满足风力发电发展的要求，加快自主风电产业的研究建设是当前和未来段时期风力发电发展的核心任务。风力发电装备企业大多仍处于产业化初期阶段我国风电产业呈现迅猛发展的势头，但由于涉足时间比较短，除少数几家企业外，第章绪论大多数企业的产业化程度仍比较低，产品大多仍还处在样机研制和实验考核阶段。而即使是国内领先的风电机组企业，其总体产业规模相对来说仍然比较小，大多处于产业化初期阶段，风电装备产业整体竞争实力距离世界先进水平还有较大差距。体系逐渐健全但仍需解决瓶颈问题在国家政策以及各级政府科研项目的支持下，经过企业高校和科研单位的共同努力，我国风电产业的技术水平已经有了大幅度的提高，风电整机叶片齿轮箱和发电机等领域的产业规模和技术水平基本能够满足我国市场的需要但另方面，在偏航轴承变桨电机主轴电控系统和变流器等些关键零部件领域，技术和规模还远远不能满足我国风电产业发展的要求，特别是风电机组电控系统和变流器，目前仍主要依赖进口。风电产业链中关键零部件技术的缺失，使得我国的风力发电发展受到了很大的影响。方面，关键零部件受制于人在定程度上威胁着我国风电整机企业和风力发电产业的战略安全另方面，大量的进口部件直接抬高了风电机组的造价，对国内风电产业的整体效益和健康发展产生非常不利的影响。基础技术研究和自主创新实力还比较薄弱当前国内风力发电装备企业的技术特别是关键核心技术绝大多数是通过引进许可证以及联合开发等形式获得，用户提供了多种多样的功能模块，其中有连续系统离散系统非线性系统等几类基本系统构成的模块，以及连接运算模块。而输入源模块和接受模块则为模型仿真提供了信号源和结果输出设备。模型建立后，可以直接对它进行仿真分析。可以选择合适的输入源模块如正弦波作信号输入，用适当的接收模块如示波器观察系统响应分析系统特性仿真结果输出到接收模块上。如果仿真结果不符合要求，则可以修改系统模型的参数，继续进行仿真分析。无刷双馈电机开环系统的建模在第二章推到了无刷双馈电机转子速坐标系下的模型。根据电磁转矩方程式和电机运动方程式，我们可以得到无刷双馈电机在坐标系上的数学模型我们将此模型变换成状态方程的形式，建立无刷双馈电机的动态仿真模型。先分别建立定子转子电磁转矩电压变换的仿真模型形成各个子系统模块然后封装起来，即可得到整个无刷双馈电机的动态仿真模型。根据坐标变换原理建立变换的仿真子系统模块如图所示。图变换模块常州工学院电子信息与电气工程学院毕业设计说明书根据电压方程的转子速坐标模型可得到定转子模型如图功率绕组模型控制绕组模型转子模型图定转子模型电磁转矩仿真子系统模块如图所示图电磁转矩仿真模型第五章无刷双馈电机运行仿真电磁转矩仿真封装如下图转矩封装图将以上建立的子模型连接起来，构建并封转后得到图所示的无刷双馈电机开环仿真模型图无刷双馈电机开环仿真模型仿真电机使用的参数设置如下，应用上述数学模型和参数，下面将双轴坐标系下的无刷双馈电机系统主电路进行仿真，通过仿真研究，通过其开环运行的转矩转速及格绕组的电流波形图来说明其动常州工学院电子信息与电气工程学院毕业设计说明书态特性。由分析可，无刷双馈电机有单馈同步和双馈三种运行方式。单馈运行，具有异步电机的动态特性，同步和双馈运行时具有同步电机的运行特性。运行特性的仿真与分析单馈运行动态仿真与特性分析图是将无刷双馈电机功率绕组出线段直接接到的工频电网，控制套组出线端直接短路后的动态仿真波形，即，异步空载启动的动态特性波形其中图为功率绕组青州电流波形，图为控制绕轴电流波形，图为转子绕组轴电流波形，图为转速波形，图为电磁转矩波形。功率绕组轴电流波形控制绕组轴电流波形第五章无刷双馈电机运行仿真转子绕组轴电流波形转速波形电磁转矩波形常州工学院电子信息与电气工程学院毕业设计说明书图单馈运行动态仿真波形同步运行动态仿真与特性分析在无刷双馈电机空载单稳定运行过程中，当在控制绕组端加上组直流电压时，无刷双馈电机将有单馈运行状态过度到同步运行状态，稳定后的电机转速达到自然同步转速图是无刷双馈电机在此动态变化过程中的转速电磁转矩电流波形图。此时，若改变控制绕组直流电压大小，过度的过程改变，但转速将保持不变，显示出同步电机的特性。功率绕组轴电流波形控制绕组轴电流波形第五章无刷双馈电机运行仿真转速波形电磁转矩波形图空载单馈运行过渡到同步运行状态的动态特性无刷双馈电机的双馈运行是国内外研究的重点和热点，双馈运行也是无刷电机的初衷。无刷双馈电机双馈运行时转速由三个因素决定功率绕组频率控制绕组频率以及两绕组的极对数。无刷双馈电机运行时可以通过改变与控制绕组的变频器来输出调节转速，实现无极调速，其调速范围与功率绕组极对数和控制极对数及殿宇的输出频率有关作为发电机运行时，调节控制绕组即可保证功率输出恒定频率的交流电能，即实现交流励磁变速恒频发电。本章小结根据无刷双馈电机转子速坐标的数学模型，在环境下建了无刷双馈电机的仿真模型，分别进行了单馈异步运行同步运行的仿真。仿真结果显示无刷双馈电机的单馈异步运行状态与普通感应电机相类似，不但没有什么优势可言，而且常州工学院电子信息与电气工程学院毕业设计说明书单馈异步运行时电机存在个转换转据点，如果负载在这点附近变化时，电机可能出现不稳定的运行情况同步运行时，控制绕组加直流电流类似于同步电机加励磁电流，当控制绕组直流电压在定的稳定范围内变化时，电机的无功功率可以进行定范围内的调节。第二章双馈电机的理论第六章小结与展望风能资源是清洁的可再生资源，风力发电是新能源技术最成熟最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之。世界上很多国家，特别是发达国家，已经充分意识到风电在调整能源结构环节环境污染等方面的重要性，对风电的开发给予了高度重视。从世纪年代以来，发达国家竞相投入大量资金利用现代技术开发风能，风力发电已经成为商业化的发电技术。采用能量能够双向流动的交直交型双变换器作为励磁电源的双馈风电系统以其风能转换率高机电系统柔性连接功率因数可调励磁变换容量小等特点成为当前变速恒频实现的最佳方案。本文以双馈风电机组为研究对象，完成的工作主要包括以下内容在分析双馈发电机的基本原理的基础上，推导了三相坐标系下的数学模型，并根据坐标变换方法的处理其在两相同步和两相静止坐标系下的数学模型。对双馈发电机的定子磁场定向矢量控制方法做了深入的分析，推导出定子输出有功功率和无功功率解耦控制策略，设计出风力发电机的矢量控制系统。针对双变换器中采用的三相电压型变换器，研究了双变换器的拓扑结构和控制原理。详细分析了网侧变换器的基本原理和数学模型提