雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組模型及控制系統(tǒng)分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u27022雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組模型及控制系統(tǒng)分析案例 191551.1DFIG機(jī)組風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)模塊 1149481.1.1空氣動力學(xué)模型 1125951.1.2風(fēng)力機(jī)機(jī)械傳動模塊 2157151.2變換器控制器模塊 3目前并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組中，容量占比較大的為雙饋風(fēng)電機(jī)組[32]。圖2-1為DFIG機(jī)組并網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。圖2-1多DFIG機(jī)組并網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖1.1DFIG機(jī)組風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)模塊雙饋風(fēng)機(jī)是繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)發(fā)電機(jī)，其轉(zhuǎn)子回路通過背靠背電力電子換流器與電網(wǎng)相連，在定子端則直接與電網(wǎng)相連，如圖2-1所示。DFIG通過對有功功率和無功功率的解耦控制來獲得風(fēng)電機(jī)組輸出最大有功功率。網(wǎng)側(cè)換流器直接和電網(wǎng)相連，可以使直流電壓和網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)保持穩(wěn)定。1.1.1空氣動力學(xué)模型空氣動力學(xué)數(shù)學(xué)模型表示如下：Pwi為第i臺風(fēng)力機(jī)掃掠面的風(fēng)功率為：(2-1)式中，第i臺風(fēng)力機(jī)葉片半徑為；為空氣密度，一般取1.225kg/m3；第i臺風(fēng)機(jī)的風(fēng)能利用系數(shù)為：(2-2)是葉尖速比與槳距角的函數(shù)，是通過（2-6）得到的。理論上存在一個最大值16/27，一般取值在0.25~0.45之間。有某一特定風(fēng)速下對應(yīng)的轉(zhuǎn)速可使風(fēng)能利用系數(shù)最大，也即風(fēng)機(jī)所捕獲的風(fēng)能最大。風(fēng)機(jī)輸出功率特性曲線如圖（2-2）。圖2-2風(fēng)機(jī)輸出功率特性曲線1.1.2風(fēng)力機(jī)機(jī)械傳動模塊軸系模型將風(fēng)機(jī)捕獲的風(fēng)能傳遞給發(fā)電機(jī)，進(jìn)而在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子中獲到相應(yīng)轉(zhuǎn)速，根據(jù)齒輪箱的增速功能，使轉(zhuǎn)速加快。目前廣泛采用兩質(zhì)量塊模型[33-34],包括低速軸、齒輪箱和高速軸三部分，如圖（2-3）所示。圖2-3DFIG傳動系統(tǒng)兩質(zhì)量塊模型軸系模型的微分方程表現(xiàn)形式：(2-6)(2-7)(2-8)式中，turi和ri分別為第i臺風(fēng)力機(jī)和第i臺發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；1為系統(tǒng)電角速度基值；Tei為第i臺發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩。1.2變換器控制器模塊DFIG中的變換器兩個背靠背的相連接的PWM變流器構(gòu)成的變換器模型，可以使DFIG運(yùn)行狀態(tài)符合并網(wǎng)的條件和要求。變換器模型的結(jié)構(gòu)如圖2-4。圖2-4變換器原理變流器1，變流器2分別為網(wǎng)側(cè)變換器、轉(zhuǎn)子側(cè)變換器。網(wǎng)側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的直流側(cè)有共同的電容器提供電壓支撐，動態(tài)電容的數(shù)學(xué)模型方程