外文翻译--风力涡轮机驱动的双馈型感应发电机的动态建模与控制中文版在线文档共19页

为了使转子磁动势与定子磁动势同步，转子电流的频率必须满足滑差频率约束。

单位的电磁转矩方程是由下式得到忽略定子和转子电阻与电源相关的损失，有功和无功定子功率有功和无功转子功率常州大学本科生毕业设计论文外文翻译第页共页软件库提供的绕线转子感应电机，这是本研究中使用的标准模式。

变频转换器的建模两种不同的模型是用来表现的动态行为的，个是中被个特定的原件所代替。

速就会被调整通过速度控制或有效的功率控制以使还保持在的水平。

在这个开放的模型中，风力涡轮机的节距控制无效并且螺旋角被重新修正过。

然而，如果风速的增加高于额定值，节距控制就被用来增加风力涡轮机的节距角从而减少得到的机械功率。

风力涡轮机的空气动力学模型在中被个特定的原件所代替。

轴系统的建模中的轴系统也可以被个双质量系统或个集中质量增加风力涡轮机的节距角从而减少得到的机械功率。

风力涡轮机的空气动力学模型在力涡轮机的节距控制无效并且螺旋角被重新修正过。

速就会被调整通过速度控制或有效的功率控制以使还保持在的水平。

在这个开放的模型中，风部分内容简介可以由估算给出在这个公式里是空气密度单位是，是转子叶片扫过的面积单位是。

在个确定的风速下，有个特定的风力涡轮机转速以使电力系统功率因素达到最大从而得到最大的机械功率。

如果风速低于额定的水平，风力涡轮机的转速会容易发生变化，这时候转速就会被调整通过速度控制或有效的功率控制以使还保持在的水平。

在这个开放的模型中，风力涡轮机的节距控制无效并且螺旋角被重新修正过。

然而，如果风速的增加高于额定值，节距控制就被用来增加风力涡轮机的节距角从而减少得到的机械功率。

风力涡轮机的空气动力学模型在中被个特定的原件所代替。

轴系统的建模中的轴系统也可以被个双质量系统或个集中质量系统代替。

在双质量系统模型中，分开的质量被用来代表低速涡轮机和高速发电机，连接的弹性轴是仿照弹簧和阻尼器，如图所示。

机电的动态方程由下列式子给出在这组式子中和是涡轮机和发电机转子转速，和分别是适用于涡轮机和发电机电磁转矩的机械转矩，是该模型的内部转矩和涡轮机和发电机的惯性常数和分别是涡轮轮机和发电机的阻尼系数是两个物体之间的弹性联接轴的阻尼系数是轴的刚性。

在图中，是变速箱的齿轮比。

质量标准多在库的组件模型中用来模拟双质量体系。

如，中所述，轴系统仅仅是仿照作为个单的集中质量系统与集中的惯性常数，由下式计算给出。

机电动态方程，由下式给出其中是集中质量系统的转速，是集中系统的阻尼。

常州大学本科生毕业设计论文外文翻译第页共页图风力涡轮机轴系统的双质量模型表示在这项研究中的异步发电机是个单笼绕线转子感应电机。

在图所示的瞬时变量中定子和转子方程可以写成矩阵形式如下应用同步旋转参照系的转变参照里的和，电压方程成为其中是转速同步参照系数，是转子的转速和磁链由下式给出其中和分别是定子电抗，转子电抗和互感系数。

为了使转子磁动势与定子磁动势同步，转子电流的频率必须满足滑差频率约束。

单位的电磁转矩方程是由下式得到忽略定子和转子电阻与电源相关的损失，有功和无功定子功率有功和无功转子功率常州大学本科生毕业设计论文外文翻译第页共页软件库提供的绕线转子感应电机，这是本研究中使用的标准模式。

变频转换器的建模两种不同的模型是用来表现的动态行为的，个是详细的模型和其他的是个简化模型。

型号的是由两个四象限转换器通过个直流电容背靠背连接在起的。

这两款转换器都充分代表单个的开关，开关频率为，如图所示。

的开关，直流母线电容，和都是从库组件构建的标准组件模型。

型号的仅仅是由两个电流控制电压源所代表并考虑直流母线的力度，如图所示。

注入直流母线的电流，而在注入到直流母线的电流。

忽略开关和传导损耗在转换器和直流母线的功率损失，由直流动态方程如下在稳定状态，从而直流母线电压是不变的。

然而，当干扰发生时，这种关系将被打破流经直流母线电容的电流，这将导致直流母线电压波动。

图的模型控制系统的设计的作用是地管理定子端的有功功率和无功功率的作用是不论转子功率的大小和方向而保持直流母线电压恒定。

控制也可以被用作规范无功功率。

当对弱电源系统无功补偿不足时，和的无功功率控制的作用是必须将电压保持在所需的范围内。

风力涡轮机组控制器控制叶片的螺旋角，这就决定了涡轮机从风中获得的机械功率。

控制器的设计控制方案包括两个级联控制回路。

内部电流控制回路根据些同步旋转的参照系。

调节的轴和轴转子电流分量和。

以定子磁场为方向的参照系是最常用的种。

外部控制回路调节定子有功功率或发电机转子转速和无功功率。

在定子磁场定向的参照系，轴定子磁链与矢量对齐，即且。

这常州大学本科生毕业设计论文外文翻译第页共页给出了以下几个关系其中方程和表明和，可通过调节转子电流分量的控制，分别为和。

因此，参考值和可确定从外部电源控制回路。

内部电流控制回路的设计如图让这两个公式代表和，和可以改写成矩阵形式式表示，和分别是对应和的通过无交叉耦合的阶传递函数。

因此可以设计以下的反馈回路控制器代入和得出常州大学本科生毕业设计论文外文翻译第页共页速度控制器的设计。

轴系统模型对和速度控制器的设计的动态行为有显著的影响。

在中，从电磁转矩的传递函数到转子转速，双质量轴系统由下式给出这可以被看作是个集中质量系统，是左侧和右侧的个双向的二次函数。

通常控制器用来控制集中质量系统。

改变相位和集中质量系统增益将会导致双向二次函数不稳定。

在最实用的机器中阻尼系数很小，因此如果目前风力发电机组的控制系统没有专门设计的阻尼控制，双四次方程式的分子和分母将会表现为轻微阻尼扭震模型。

这些扭振模式的频率由下式给出在这个式子中，在最实用的系统中的值通常小于几个赫兹。

为了提高双质量体系的低频扭转振动阻尼，速度控制器的设计使闭环系统具有足够低的小于的带宽。

速度控制器作为个低通滤波器，其作用是减少振荡频率的收益。

对于集中质量模型，传递函数从到，根据给出这和集中质量模型在中的部分是相同的。

在这种模式下，有没有低频振荡元件和速度控制器，因此可以设计更高的带宽。

然而，集中质量模型可能不足以代表的系统的动态行为。

轴系统模型上的和速度控制器的动态中相同的步骤，和可以通过以下的反馈回路控制器获得在这组公式中和的参考值从外部控制回路获得。

直流母线电压控制器的设计忽略在中由于开关和损失而产生的谐波，滤波电感和变压器见图和图，电力平衡方程为令在这个公式里是的直流分量，是的脉动分量。

把公式代入中得到常州大学本科生毕业设计论文外文翻译第页共页当可以写成因此，传递函数到是由下式得到从而式就变为因此，可以设计个反馈环路和控制器来生成的参考值如下无功功率控制和电网之间交换无功功率由下式给出因此，的参考值，可以直接由无功功率确定。

图显示了的整体控制计划。

图的总的矢量控制图俯仰角控制器的设计俯仰角控制器只有在高风速时激活。

在这种情况下，因为这将导致和或转换器超载，所以通过增加发电量转子的转速可以不再被控制在其限度内。

因此，控制叶片螺旋角来减少风力涡轮机从风中得到的机械功率以及防止超速的机组。

图显示的俯仰角控制器的结构是总输出的有功功率。

在本文中，所有的控制器配备了抗饱和设计就如中讨论的那样。

常州大学本科生毕业设计论文外文翻译第页共页图风力涡轮机倾斜角的控制四仿真结果为了验证和比较推荐的模型，个图所示无限大母线电力系统被用于的仿真研究。

代表了个兆瓦的风力涡轮发电机系统见。

它是通过升压变压器和两条平行线连接到电网。

个三相平衡的电力负荷在发送端总线建模为恒定的阻抗负载。

附录中给出了风力涡轮发电机组和电网的参数。

在风速时风力涡轮机发电机组运行在个特定的工作点，发电机转子速度，输出的有功功率，输出的无功功率。

和的无功功率的命令分别由和设置。

速度控制，而不是有功功率应用到中。

如果没有指定，那么双质量模型将用来代表机组的轴系统。

图风力涡轮机连接到电力网络中常州大学本科生毕业设计论文外文翻译第页共页图通过同步转速加速常州大学本科生毕业设计论文外文翻译第页共页图个的三相短路电力网电压，转子转速，输出功率，转子电流和，直流电压案例通过同步转速的的加速最初工作在与转子的转速从秒开始，速度指令在秒内逐步从增加到。

整个测试过程中，风速是假定不变。

图是当使用的模型和模型时的转子速度和转子相电流的比较结果。

这两种型号提供相同的结果和转子电流的次同步到超同步模式的平稳过渡。

案例二无穷大容量母线的三相短路测试个毫秒三相短路是适用于在秒时的无限大电容母线。

图显示电网电压的值，的转子速度，输出有功功率，转子电流和，还有直流母线电压常州大学本科生毕业设计论文外文翻译第页共页。

此故障导致的在电网连接点的电压骤降。

这种电压下降将会导致涡轮轮机输入功率和输出功率之间的不平衡并且会导致在定子绕组上产生个高电流。

由于定子和转子之间的磁耦合，这种现象目前还存在转子电路和转换器之间。

由于在这个短暂的状态的定子磁振荡，振荡频率将在同步频率附近，可以从和的波形看出。

这些结果表明，即使存在严重的干扰简化模型也能提供相同的模式并具有像模型样的确性，。

案例三风速阶跃变化假定秒时风速从米秒改变至米秒。

在这种情况下俯仰角控制器被激活来增加螺旋角来摆脱风力涡轮机的些部分。

和模型的涡轮机的俯仰角，的转子转速，输出的有功功率，转子电流和和直流电压在图中进行了比较。

俯仰角从变化到来防止在强风情况下超载。

这样做的结果是的转子转速，输出有功功率在系统返回到稳态后将会控制在额定值和兆瓦。

同级别的精度是通过使用两种不同的模式实现的。

案例四使双质量轴模型时对速度控制器增益的影响在第四节成果的基础上，模型是足够精确为和建模，因此它常用于进步模拟研究。

在其余的模拟研究