真理惟一可靠的標(biāo)準(zhǔn)就是永遠(yuǎn)自相符合?！?dú)W文土地是以它的肥沃和收獲而被估價(jià)的；才能也是土地，不過它生產(chǎn)的不是糧食，而是真理。如果只能滋生瞑想和幻想的話，即使再大的才能也只是砂地或鹽池，那上面連小草也長(zhǎng)不出來的。PAGEPAGE2人生的磨難是很多的，所以我們不可對(duì)于每一件輕微的傷害都過于敏感。在生活磨難面前，精神上的堅(jiān)強(qiáng)和無動(dòng)于衷是我們抵抗罪惡和人生意外的最好武器。電力電子實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)校：四川大學(xué)學(xué)院：電氣信息學(xué)院專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化年級(jí)：2010級(jí)班級(jí)：15班實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：雙饋異步式風(fēng)力發(fā)電的MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)小組成員：一、仿真工具本次實(shí)驗(yàn)的仿真平臺(tái)是MATLAB軟件。MATLAB是由美國(guó)mathworks公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。其主要功能如下：1.數(shù)值分析

2.數(shù)值和符號(hào)計(jì)算

3.工程與科學(xué)繪圖

4.控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真

5.數(shù)字圖像處理

6.數(shù)字信號(hào)處理

7.通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真

8.財(cái)務(wù)與金融工程其中Simulink是MATLAB的一個(gè)仿真模塊。在本次試驗(yàn)中我們所用是Simulink中的自帶的示例中的SimPowersystem中的分布式發(fā)電的雙饋異步式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，這是一個(gè)已經(jīng)搭建好的模塊我們只需用在以上基礎(chǔ)做一定的參數(shù)設(shè)定就可以得到我們所想要的仿真模型。操作步驟如下所示MatlabHelpDemosSimPowerSystemsDemosDistributedResourcesModelsWindFarm–(DFIG)DetailedModel二、雙饋異步式風(fēng)力發(fā)電介紹雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)（DFIG，DoubleFedInductionGenerator）是一種繞線式感應(yīng)發(fā)電機(jī)，是變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的核心部件，也是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組國(guó)產(chǎn)化的關(guān)鍵部件之一。該發(fā)電機(jī)主要由電機(jī)本體和冷卻系統(tǒng)兩大部分組成。電機(jī)本體由定子、轉(zhuǎn)子和軸承系統(tǒng)組成，冷卻系統(tǒng)分為水冷、空空冷和空水冷三種結(jié)構(gòu)。雙饋異步發(fā)電機(jī)的定子繞組直接與電網(wǎng)相連，轉(zhuǎn)子繞組通過變頻器與電網(wǎng)連接，轉(zhuǎn)子繞組電源的頻率、電壓、幅值和相位按運(yùn)行要求由變頻器自動(dòng)調(diào)節(jié)，機(jī)組可以在不同的轉(zhuǎn)速下實(shí)現(xiàn)恒頻發(fā)電，滿足用電負(fù)載和并網(wǎng)的要求。由于采用了交流勵(lì)磁，發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)構(gòu)成了"柔性連接"，即可以根據(jù)電網(wǎng)電壓、電流和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，精確的調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出電壓，使其能滿足要求。1、工作原理雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)由定子繞組直連定頻三相電網(wǎng)的繞線型感應(yīng)發(fā)電機(jī)和安裝在轉(zhuǎn)子繞組上的雙向背靠背IGBT電壓源變流器組成?！彪p饋“的含義是定子電壓由電網(wǎng)提供，轉(zhuǎn)子電壓由變流器提供。該系統(tǒng)允許在限定的大范圍內(nèi)變速運(yùn)行。通過注入變流器的轉(zhuǎn)子電流，變流器對(duì)機(jī)械頻率和電頻率之差進(jìn)行補(bǔ)償。在正常運(yùn)行和故障期間，發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)由變流器及其控制器管理。變流器由兩部分組成：轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和電網(wǎng)側(cè)變流器，它們是彼此獨(dú)立控制的。電力電子變流器的主要原理是轉(zhuǎn)子側(cè)變流器通過控制轉(zhuǎn)子電流分量控制有功功率和無功功率，而電網(wǎng)側(cè)變流器控制直流母線電壓并確保變流器運(yùn)行在統(tǒng)一功率因數(shù)（即零無功功率）。功率是饋入轉(zhuǎn)子還是從轉(zhuǎn)子提取取決于傳動(dòng)鏈的運(yùn)行條件：在超同步狀態(tài)，功率從轉(zhuǎn)子通過變流器饋入電網(wǎng)；而在欠同步狀態(tài)，功率反方向傳送。在兩種情況（超同步和欠同步）下，定子都向電網(wǎng)饋電。圖12、優(yōu)點(diǎn)首先，它能控制無功功率，并通過獨(dú)立控制轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流解耦有功功率和無功功率控制。其次，雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)無需從電網(wǎng)勵(lì)磁，而從轉(zhuǎn)子電路中勵(lì)磁。最后，它還能產(chǎn)生無功功率，并可以通過電網(wǎng)側(cè)變流器傳送給定子。但是，電網(wǎng)側(cè)變流器正常工作在單位功率因數(shù)，并不包含風(fēng)力機(jī)與電網(wǎng)的無功功率交換。三、實(shí)驗(yàn)要求1、根據(jù)仿真模型，繪制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。2、運(yùn)行仿真，根據(jù)輸出波形描述風(fēng)電場(chǎng)工作過程。3、將風(fēng)速降至6m/s，運(yùn)行至穩(wěn)態(tài)后查看輸出波形。此時(shí)風(fēng)機(jī)處于何種運(yùn)行狀態(tài)？4、分析風(fēng)速波動(dòng)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)接入母線處的電壓質(zhì)量的影響，包括電壓波動(dòng)和電壓偏移。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖電網(wǎng)120kv變壓器25kv/120kv電網(wǎng)120kv變壓器25kv/120kv輸電線30km25kv風(fēng)力發(fā)電雙饋異步變壓器575v/25kv圖2二、運(yùn)行仿真1、系統(tǒng)模型圖圖32、電網(wǎng)模塊模擬參數(shù)如下圖可知該模塊模擬電網(wǎng)在0.03s時(shí)發(fā)生電壓降落，在0.13s時(shí)網(wǎng)恢復(fù)電壓。故可以通過模擬電網(wǎng)側(cè)的電壓暫降來觀察各個(gè)電氣量的變化情況從而進(jìn)一步了解雙饋異步式風(fēng)力發(fā)電的工作過程。120KV電網(wǎng)參數(shù)圖43、運(yùn)行仿真（1）通過運(yùn)行仿真我們可以看到示波器的波形（如圖6示）在0.03s時(shí)575V的母線電壓和25KV的母線電壓都有明顯的下降，而在兩個(gè)電壓等級(jí)的母線電流有短時(shí)間波動(dòng)但很快恢復(fù)穩(wěn)定，有功功率P由原來的9Mw下降到5Mw，同時(shí)也看到無功功率Q由原來的0Mvar突然出現(xiàn)波動(dòng)，且最高的波動(dòng)達(dá)到了4Mvar當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)又降到2Mvar左右，直流母線的電壓也出現(xiàn)了波動(dòng)最后逐漸恢復(fù)到原來的穩(wěn)定值。當(dāng)在0.13s時(shí)電網(wǎng)的電壓恢復(fù)到原來的電壓值時(shí)，各個(gè)母線電壓也恢復(fù)到了原來的額定值，個(gè)母線的電流再出現(xiàn)短暫波動(dòng)也達(dá)到了穩(wěn)定值，有功功率P也恢復(fù)到原來的9Mw，無功功率也恢復(fù)到了原來的初始值，直流母線電壓也在出現(xiàn)短暫的波動(dòng)后回到穩(wěn)定的值。由上面可看出風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)在出現(xiàn)電壓暫將時(shí)，通過自身的調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)維持了母線電壓的穩(wěn)定，而在短時(shí)間內(nèi)沒有脫離電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了低電壓的穿越，是整個(gè)系統(tǒng)變得穩(wěn)定。那么我們接下來就分析一下風(fēng)電場(chǎng)是如何工作的。雙饋異步發(fā)電機(jī)是變速恒頻發(fā)電模式，其定子側(cè)與電網(wǎng)直接相連，轉(zhuǎn)子側(cè)通過一個(gè)背靠背的雙向電壓源變頻器與電網(wǎng)相連給發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁頻率（轉(zhuǎn)差頻率）。由于其定子直接與電網(wǎng)相連所以電網(wǎng)的波動(dòng)對(duì)定子的的電流變化影響很大。當(dāng)電網(wǎng)電壓驟降時(shí)，DIFG發(fā)出的有功無法及時(shí)送出導(dǎo)致定子側(cè)產(chǎn)生較大的故障電流。由于定子與轉(zhuǎn)子是強(qiáng)耦合故障電流將立刻被傳到轉(zhuǎn)子側(cè)。又因?yàn)殡妷簳航祵?dǎo)致電磁轉(zhuǎn)矩變小，運(yùn)行滑差變大，使饋入轉(zhuǎn)子的功率增大，進(jìn)一步引起轉(zhuǎn)子回路的過壓和過流。而且大電壓和大電流會(huì)導(dǎo)致鐵芯飽和，電抗減小，實(shí)際轉(zhuǎn)子電流還要進(jìn)一步增大。轉(zhuǎn)子的能量流經(jīng)轉(zhuǎn)子側(cè)的變換器RSC之后，一部分被電網(wǎng)側(cè)變換器GSC傳到電網(wǎng)，其余為直流母線電容充電，導(dǎo)致母線電壓快速升高。如果不能及時(shí)采取保護(hù)措施，定子轉(zhuǎn)子僅靠自身的電阻和漏抗不足以抑制浪涌電流，過大的電流電壓將會(huì)導(dǎo)致勵(lì)磁變頻器、定轉(zhuǎn)子繞組以及母線電容損壞。變頻的容量很小，故只能起到部分控制作用，因此必須采用保護(hù)措施，抑制RSC的過電流和直流母線電壓。為了抑制電壓驟降，最常見的是應(yīng)用Crowbar保護(hù)電路，該電路旁路了RSC的過電流，從而抑制了過電流和過電壓，使得風(fēng)力發(fā)電在電壓暫降時(shí)不會(huì)脫網(wǎng)，而實(shí)現(xiàn)了低電壓穿越。Crowbar保護(hù)電路 圖5（2）通過無功功率的輸出波形我們可以看出無功功率在電壓暫降時(shí),無功功率有所增大，此現(xiàn)象是應(yīng)為發(fā)電在控制系統(tǒng)的作用下通過調(diào)節(jié)無功功率的輸出來盡可能地維持母線電壓的大小，從而是系統(tǒng)變得更加穩(wěn)定。圖6三、改變風(fēng)速為6m/s時(shí)觀察波形（1）將風(fēng)速變?yōu)?m/s如下圖圖7（2）由于轉(zhuǎn)子慣性較大，所以在PC仿真中無法觀測(cè)到它的變化，故我們可以講慣性常數(shù)改到原來的十分之一。如下圖示慣性常數(shù)改為0.432圖8（3）通過觀察我們可以看到當(dāng)風(fēng)速變?yōu)?m/s的波形（圖9）。從波形圖中我們可以看到母線電壓基本沒有任何改變而母線電流卻不斷減小，且有功功率P有明顯的降低，無功功率Q并無明顯變化，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速也不斷地減小。當(dāng)風(fēng)速在15m/s時(shí)，我們看到轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在1.2pu此時(shí)n>nr所以發(fā)電機(jī)工作在超同步狀態(tài)，而當(dāng)風(fēng)速變?yōu)?m/s時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不斷下降此時(shí)n<nr所以此時(shí)發(fā)電機(jī)工作在亞同步狀態(tài)。