變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的建模與仿真研究畢業(yè)論文

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1、摘 要 由于化石能源終將耗竭以及嚴(yán)重的環(huán)境污染，充分開發(fā)和利用可替代的清潔可再生能源是解決能源問題和環(huán)境問題的必然選擇。風(fēng)能作為全球發(fā)展最快的可再生能源，風(fēng)力發(fā)電已成為目前最具規(guī)?；_發(fā)和商業(yè)化發(fā)展前景的新能源發(fā)電技術(shù)。并網(wǎng)運行的風(fēng)力發(fā)電由于得到大電網(wǎng)的補(bǔ)償和支撐，已成為風(fēng)力發(fā)電的主流。同時，雙饋電機(jī)由于具有變速運行、有功無功可解耦控制、轉(zhuǎn)差功率小等優(yōu)點成為最廣泛應(yīng)用的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)型。 本論文以變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為研究對象，對其進(jìn)行了包括運行原理分析、控制策略實現(xiàn)、系統(tǒng)建模及仿真等工作。 對雙饋電機(jī)運行原理及穩(wěn)態(tài)模型進(jìn)行介紹后，推導(dǎo)了三相靜止坐標(biāo)系下的雙饋電機(jī)數(shù)學(xué)模型，

2、并以此為基礎(chǔ)推導(dǎo)了適于應(yīng)用的其模不變兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。并結(jié)合最大風(fēng)能追蹤控制算法，基于P、Q解耦思想，對雙饋電機(jī)發(fā)電運行時定子磁場定向控制策略進(jìn)行了分析。在對雙饋電機(jī)發(fā)電運行原理進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，將雙饋電機(jī)的數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化為能反映其控制思想的狀態(tài)方程，利用MATLAB/Simulink分別對電機(jī)電量和機(jī)械量進(jìn)行了S函數(shù)編程建模，組合成了雙饋電機(jī)在發(fā)電運行時的仿真模型，再結(jié)合定子磁場定向控制策略對整個風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了建模。 本論文對變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行了深入分析，對核心的環(huán)節(jié)進(jìn)行了基于狀態(tài)方程的S函數(shù)建模，整個系統(tǒng)的仿真模型及結(jié)果分析具有極高的實用價值，也為本人在今后的

3、工作中對風(fēng)力發(fā)電的研究奠定了良好的理論基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；變速恒頻；雙饋電機(jī)；控制策略；S函數(shù) Abstract The exploitation and utilization of renewable energy is inevitable choice for solving energy and environment issue because of gradual exhaustion of the fossil fuel and serious environment pollution. Wind energy, as a kind

4、 of renewable energy, has a promising future of being developed in the globe. Wind power has already become a new energy generation technology which is worth of exploiting in scale and an expecting future in commerce. Because of the compensation and sustentation from large power grid, grid-connected

5、 wind power has become the main technology in wind power generation. Meanwhile, doubly-fed induction generator(DFIG)has become the most widely applied wind turbine in variable speed constant frequency(VSCF)wind power generation, since it presents many advantages such as variable speed running, the d

6、ecoupled control of active and reactive power, and the small rotate difference power. This dissertation takes the VSCF doubly-fed wind power generation as the research object, and focuses on its operation principle analysis, control strategy realization, modeling and simulation of system, etc. The

7、main contents include as follows: The operation principle of DFIG and its steady model are produced. The machine model in three-phase stationary reference frame is derived, and based on this, the model in d-q synchronous rotating reference frame which is applied in industry is derived. Stator-flux

8、orientation control strategy of DFIG generation operation is analyzed with MPPT algorithm and P-Q decoupled idea. Based on deep analysis of DFIG generation operation, it transforms the machine model into the state-equation that can reflect its control idea, and establishes models for electric and me

9、chanical parameters of DFIG with S-Function. Then the two S-Functions are combined into a generation operation machine simulation model, which is took part in the wind power generation control model built with stator-flux orientation control strategy. This dissertation analyzes VSCF doubly-fed wind

10、 power generation system deeply, and establishes S-Function models based on state-equation for some key parts. The whole model and its conclusions are useful, which are the base for my subsequent research work on wind power generation. Keywords: Wind power, Variable speed constant frequency(VSCF),

11、 Doubly-fed induction generator(DFIG),Control strategy, S-Function 目 錄 第一章 緒論·······················································1 1.1課題研究背景及意義···········································1 1.2風(fēng)力發(fā)電技術(shù)概述············································1 1.2.1風(fēng)力發(fā)電功率調(diào)節(jié)技術(shù)·····················

12、················1 1.2.2風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)常用拓?fù)浞桨浮ぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁ? 第二章 雙饋電機(jī)基本理論及控制策略·······························5 2.1雙饋電機(jī)運行的基本原理······································5 2.2雙饋電機(jī)的數(shù)學(xué)模型·········································7 2.2.1三相靜止坐標(biāo)系下的雙饋電機(jī)數(shù)學(xué)模型······················7 2.2.2坐標(biāo)變換············

13、····································11 2.2.3兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的雙饋電機(jī)數(shù)學(xué)模型····················13 2.3基于定子磁場定向的雙饋電機(jī)的P、Q解耦控制···················16 2.3.1最大風(fēng)能追蹤控制功率參考值的計算··························16 2.3.2雙饋電機(jī)基于定子磁場定向的矢量控制·························17 2.4基于S函數(shù)的變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建?！ぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁ?1 結(jié)論············

14、···················································31 參考文獻(xiàn)···························································32 附錄1雙饋電機(jī)發(fā)電運行S函數(shù)程序···································33 附錄2雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)矩運動控制S函數(shù)程序································35 致謝·······························································36

15、 變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的建模與仿真研究 第一章 緒 論 1.1 課題研究背景及意義 在化石能源日益短缺和環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，充分和利用可再生能源是解決能源和環(huán)境問題的必然選擇，如風(fēng)能、太陽能、潮汐能等。雖然中國的傳統(tǒng)能源能自給自足，但在全球范圍內(nèi)化石資源面臨枯竭的情況下，極力發(fā)展新的可替代的可再生能源是特別重要的；同時我國的資源分布極不平衡，東部沿海地區(qū)資源的匱乏已經(jīng)成為其經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，雖然從中西部地區(qū)配送能源能將問題得到部分緩解，但配送過程中能源的浪費也是驚人的，配送時間距離過長帶來的效率也很有限，多方面的原因也促成中國需要開發(fā)新能源的緊迫性。 其中，風(fēng)能作為一

16、種取之不盡、用之不竭的清潔可替代能源，風(fēng)力發(fā)電又作為目前最具規(guī)?；_發(fā)和商業(yè)化發(fā)展前景的新能源發(fā)電技術(shù)，成為全球發(fā)展最快的可再生能源。世界上很多國家已充分認(rèn)識到風(fēng)力發(fā)電在調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、緩解環(huán)境污染等方面的重要性，對風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展給予了高度重視。這其中，丹麥等歐洲發(fā)達(dá)國家在自身傳統(tǒng)能源供給本就不足的情況下，發(fā)掘新能源很早，對其進(jìn)行研究的時間較長，并已開發(fā)出大量的成熟化商業(yè)產(chǎn)品，據(jù)統(tǒng)計，丹麥國內(nèi)70%的用電量來自于風(fēng)力發(fā)電。 我國是一個風(fēng)能資源比較富集的國家，不僅是高原地帶，如內(nèi)蒙古等地區(qū)，同時東部沿海地區(qū)都有大量的風(fēng)能儲備，這都是很寶貴的能源，如果能利用好，則能解決東部沿海地區(qū)十多年來經(jīng)常

17、出現(xiàn)的“電荒”問題，對其經(jīng)濟(jì)發(fā)展是一個良好的促進(jìn)。 1.2風(fēng)力發(fā)電技術(shù)概述 1.2.1風(fēng)力發(fā)電功率調(diào)節(jié)技術(shù) 風(fēng)力發(fā)電包含了由風(fēng)能到機(jī)械能和機(jī)械能到電能兩個能量轉(zhuǎn)換過程，因此現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中風(fēng)力機(jī)和電機(jī)是主要的能量轉(zhuǎn)換部件，風(fēng)力機(jī)及其控制系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)及其控制系統(tǒng)的性能直接關(guān)系到整個風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的性能、能量轉(zhuǎn)換效率和電能質(zhì)量。其中，風(fēng)力機(jī)的變漿距功率調(diào)節(jié)技術(shù)和發(fā)電機(jī)的變速恒頻發(fā)電技術(shù)是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢，也是風(fēng)力發(fā)電中的核心技術(shù)。 （1）風(fēng)力機(jī)功率調(diào)節(jié)技術(shù) 功率調(diào)節(jié)是風(fēng)力機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一，目前投入運行的機(jī)組主要有兩類調(diào)節(jié)方式：一類是定漿距失速控制，另一類是變漿距控制。 1）定漿距

18、失速控制技術(shù)風(fēng)力機(jī)的功率調(diào)節(jié)完全依靠葉片氣動特性，當(dāng)風(fēng)速變化時，葉片的迎風(fēng)角度固定不變。失速的含義就是當(dāng)風(fēng)速超過額定風(fēng)速時，利用葉片本身的失速特性，節(jié)距角增大到失速條件，使葉片的表面產(chǎn)生渦流，降低了轉(zhuǎn)換效率，達(dá)到限制功率的目的。定漿距機(jī)組的整體效率較低，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到一定值時必須停機(jī)。 2）變漿距調(diào)節(jié)技術(shù)變漿距風(fēng)力機(jī)組的功率調(diào)節(jié)不完全依靠葉片的氣動特性，而是通過風(fēng)輪葉片的變漿距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)控制風(fēng)力機(jī)的輸出功率。變漿距調(diào)節(jié)型風(fēng)機(jī)在低風(fēng)速時，使葉片節(jié)距角處于零度位置，靠發(fā)電機(jī)來進(jìn)行功率調(diào)節(jié)控制；在額定風(fēng)速以上時再調(diào)節(jié)葉片節(jié)距角保證發(fā)電機(jī)的輸出功率在允許范圍內(nèi)。 （2）發(fā)電機(jī)功率調(diào)節(jié)技術(shù) 發(fā)電機(jī)及其控

19、制系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的另一大核心部分。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)可以分為恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)兩大類。 1）恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)電機(jī)的定子一般和電網(wǎng)直接相連，并網(wǎng)后不論是同步發(fā)電機(jī)或是異步發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度都會受到電網(wǎng)頻率的制約，因此，與發(fā)電機(jī)相連的風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速不能隨風(fēng)速改變，從而降低了對風(fēng)能的利用率。另外一個很大的缺點是當(dāng)風(fēng)速突變時，風(fēng)能的變化將通過風(fēng)力機(jī)傳遞給主軸、齒輪箱和發(fā)電機(jī)等機(jī)械部件，產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力，造成這些部件的損壞。 2）變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)可以克服恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的缺點。當(dāng)發(fā)電機(jī)采取變速運行時，風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速隨之變化。風(fēng)力機(jī)實現(xiàn)變速運行，可以在很寬風(fēng)速范圍內(nèi)保

20、持最佳葉尖速比，實現(xiàn)風(fēng)能最大轉(zhuǎn)換效率，提高了風(fēng)能的利用率，并解決了機(jī)械應(yīng)力的問題。此外，通過發(fā)電機(jī)的勵磁控制，可以實現(xiàn)無電流沖擊的軟并網(wǎng)，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運行更加平穩(wěn)和安全。由于變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)有以上的優(yōu)勢，因此成為目前風(fēng)力發(fā)電技術(shù)研究和應(yīng)用的熱點，本課題的研究也是建立在變速恒頻基礎(chǔ)理論之上。 1.2.2風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)常用拓?fù)浞桨? 現(xiàn)在的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)拓?fù)浞桨负芏?。根?jù)變流器容量大小，可以分為全功率變換型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和轉(zhuǎn)差功率變換型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)；根據(jù)有無齒輪箱，可以分為傳統(tǒng)有齒輪箱風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。全功率變換型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)要求變流器的容量與發(fā)電機(jī)額定容量相當(dāng)，增加了系統(tǒng)損耗，

21、且增加了整個風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的成本；轉(zhuǎn)差功率變換型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，由于流過轉(zhuǎn)子電路的轉(zhuǎn)差功率僅為發(fā)電機(jī)額定功率的一小部分，所以功率轉(zhuǎn)換裝置的容量小，電壓低。而直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)相比有齒輪箱的傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢在于，前者沒有齒輪箱，因此沒有齒輪箱的損耗，而且齒輪箱作為機(jī)械部件，其故障率較高，直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)取消了齒輪箱，使得機(jī)組運行的故障率降低；但直驅(qū)型系統(tǒng)的劣勢在于發(fā)電機(jī)的極對數(shù)較多，電機(jī)本體增加了成本，所以直驅(qū)型和傳統(tǒng)有齒輪型兩種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)互有優(yōu)劣，在國際上和國內(nèi)，有齒輪型傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的市場應(yīng)用依然較大，直驅(qū)型系統(tǒng)的研究和發(fā)展也很快。 現(xiàn)在將風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域中占主導(dǎo)的兩種拓?fù)浞桨高M(jìn)行間要

22、介紹。 （1）永磁直驅(qū)型同步發(fā)電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)[6] 在火力發(fā)電或者水力發(fā)電系統(tǒng)中，同步發(fā)電機(jī)使用最為普遍。同步發(fā)電機(jī)在運行時既能輸出有功功率，又能提供無功功率，且頻率穩(wěn)定。在同步發(fā)電機(jī)中，發(fā)電機(jī)的極對數(shù)、轉(zhuǎn)速及頻率之間有著嚴(yán)格不變的固定關(guān)系，以便維持發(fā)電機(jī)的頻率與電網(wǎng)頻率相同。 永磁直驅(qū)型同步發(fā)電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。 該系統(tǒng)采用永磁同步發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子為永磁式結(jié)構(gòu)，無需提供外部勵磁，提高了效率。其變速恒頻控制在定子電路中實現(xiàn)，把永磁同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的頻率變化的交流電通過交-直-交變流器轉(zhuǎn)變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻的交流電，因此變流器的容量與系統(tǒng)的額定容量相同。采用永

23、磁同步發(fā)電機(jī)可做到風(fēng)力機(jī)與發(fā)電機(jī)的直接耦合，省去齒輪箱，這樣可大大減小系統(tǒng)運行噪聲，提高可靠性。 （2）變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)是在同步發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型發(fā)電機(jī)，其轉(zhuǎn)子具有三相勵磁繞組結(jié)構(gòu)。與永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)不同的是，雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的變速恒頻控制方案是在轉(zhuǎn)子電路實現(xiàn)的，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。 在雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，流過轉(zhuǎn)子回路的功率是雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速運行范圍所決定的轉(zhuǎn)差功率，眾所周知，異步機(jī)的轉(zhuǎn)差功率僅為定子額定功率的很小一部分，而且可以雙向流動。因此，和轉(zhuǎn)子繞組相連的變流器容量僅為發(fā)電機(jī)容量的30%左右，屬于轉(zhuǎn)差功率變換，這大大降低了

24、變流器體積和成本。雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的另一個顯著有點是其有三個可調(diào)量：勵磁電流的幅值、頻率及相位，因此雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)能實現(xiàn)有功、無功的靈活控制，對電網(wǎng)而言起到了無功補(bǔ)償作用。由于上述諸多優(yōu)點，變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)成為目前風(fēng)力發(fā)電方面的研究熱點和發(fā)展趨勢，這也是本論文研究的對象。 第二章雙饋電機(jī)基本理論及控制策略 雙饋電機(jī)（DFIG）又稱為交流勵磁雙饋發(fā)電機(jī)。這種電機(jī)是在同步發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型發(fā)電機(jī)，主要特征是其轉(zhuǎn)子具有三相勵磁繞組結(jié)構(gòu)。當(dāng)在轉(zhuǎn)子側(cè)通以某一頻率的交流電時，就會產(chǎn)生一個相對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的磁場，轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)速加上旋

25、轉(zhuǎn)磁場相對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速，此時就在電機(jī)氣隙中形成一個同步旋轉(zhuǎn)磁場，在定子側(cè)感應(yīng)出同步頻率的感應(yīng)電勢。 與采用直流勵磁的同步發(fā)電機(jī)相比，雙饋電機(jī)除了勵磁電流的幅值可調(diào)外，勵磁電流的頻率和相位也可調(diào)，所以在控制上更加靈活。 本章將在分析雙饋電機(jī)運行的基本原理及數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上緊接上一章對最大風(fēng)能追蹤控制的問題進(jìn)行更深入的分析。 2.1雙饋電機(jī)運行的基本原理 在變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，定子繞組接入工頻電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組接入頻率、幅值、相位均可調(diào)節(jié)的三相變流器（勵磁電源），通過控制轉(zhuǎn)子側(cè)變流器實現(xiàn)定子側(cè)恒頻恒壓的電力輸出。 圖中，分別為雙饋電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子電流的頻率， 為定子磁場的電

26、角速度，即同步電角速度，為轉(zhuǎn)子磁場相對于轉(zhuǎn)子的電角速度，為轉(zhuǎn)子的電角速度。由電機(jī)學(xué)理論可知，要使電機(jī)穩(wěn)定運行，定子磁場與轉(zhuǎn)子磁場應(yīng)保持相對靜止且同步旋轉(zhuǎn)，所以可以得到 （3-1） 同時由于，，帶入式（3-1）可以得到[4,5] （3-2） 式中，為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速； ，分別為同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)速； 為電機(jī)極對數(shù)。 當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化時，可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵磁電流頻率保持定子輸出頻率的恒定，這就是變速恒頻雙饋發(fā)電系統(tǒng)運行的原理。當(dāng)電機(jī)亞同步運行時，，轉(zhuǎn)子繞組相序與定子相同；當(dāng)電機(jī)超同步運行時，，轉(zhuǎn)子繞組相序與

27、定子相反；當(dāng)電機(jī)同步運行時，，轉(zhuǎn)子進(jìn)行直流勵磁。 根據(jù)異步電機(jī)的知識可以得到在不計鐵耗和機(jī)械損耗的情況下，雙饋電機(jī)的能量流動關(guān)系： （3-3） 式中，為轉(zhuǎn)子軸上輸入的機(jī)械功率，在忽略傳動軸損耗的情況下，也可以看作風(fēng)力機(jī)的輸出機(jī)械功率；為轉(zhuǎn)子勵磁變流器輸入的電功率；為定子側(cè)輸出的電功率；為定子繞組銅耗；為轉(zhuǎn)子繞組銅耗；s為轉(zhuǎn)差率。 等號左邊以輸入功率為正，右邊以輸出功率為正，在忽略定、轉(zhuǎn)子繞組銅耗的情況下，等式（3-3）可近似寫為 （3-4） 由式（3-4）可知，轉(zhuǎn)子的電磁功率始終保持為轉(zhuǎn)差功率，僅為定子電磁功率的很小一部分，

28、所以與轉(zhuǎn)子相連接的變流器的容量就僅為發(fā)電機(jī)容量的一小部分，這樣既大大降低了變流器的成本，又有利于提高雙饋發(fā)電機(jī)的容量，這正是雙饋電機(jī)作為變速恒頻發(fā)電機(jī)的一個優(yōu)勢所在。 對于雙饋電機(jī)，當(dāng)其處于亞同步狀態(tài)時，s>0，，變流器向轉(zhuǎn)子繞組輸入電功率；當(dāng)其處于超同步狀態(tài)時，s<0，，變流器從轉(zhuǎn)子繞組吸收電功率?？梢姡p饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子能量是在電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)之間雙向流動的。 2.2雙饋電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 交流電機(jī)的動態(tài)性能是比較復(fù)雜的，轉(zhuǎn)子繞組相對于定子繞組在做運動，因此定子與轉(zhuǎn)子之間的耦合系數(shù)在位置不斷變化的情況下會連續(xù)變化，說明電機(jī)是非線性的、時變的，但為了了解DFIG的基本特性，從三相靜止坐標(biāo)系入手對電

29、機(jī)進(jìn)行分析是必須的，也是很必要的，再從三相靜止系統(tǒng)經(jīng)過坐標(biāo)變換到簡化的兩相系統(tǒng)，這也是電機(jī)分析的常規(guī)方法。 2.2.1三相靜止坐標(biāo)系下的雙饋電機(jī)數(shù)學(xué)模型 仍然以定子側(cè)按照發(fā)電機(jī)慣例，轉(zhuǎn)子側(cè)按照電動機(jī)慣例進(jìn)行分析，在分析前，先作如下假定： （1）忽略空間諧波，設(shè)三相繞組對稱，在空間中互差120°電角度，所產(chǎn)生的磁動勢沿氣隙圓周按正弦規(guī)律分布； （2）忽略磁路飽和，認(rèn)為各繞組的自感和互感都是線性的； （3）忽略鐵心損耗； （4）不考慮頻率變化和溫度變化對繞組的影響； （5）轉(zhuǎn)子側(cè)參數(shù)都折算到定子側(cè)，折算后定子和轉(zhuǎn)子繞組匝數(shù)相等。 說明：在以后的推導(dǎo)和式子中，定子側(cè)參數(shù)均用下標(biāo)1表示

30、，轉(zhuǎn)子側(cè)參數(shù)用下標(biāo)2表示。 將DFIG繞組等效為如圖3-3所示的模型： （1）電壓方程 （3-6） 簡寫成： （3-7） 式中，為定、轉(zhuǎn)子相電壓瞬時值； 為定、轉(zhuǎn)子相電流瞬時值； 為定、轉(zhuǎn)子各相繞組全磁鏈； 為定、轉(zhuǎn)子繞組電阻； p為微分算子，代表。 （2）磁鏈方程 （3-8） 其中，；； ；； 式中，每個繞組的磁鏈?zhǔn)撬陨淼淖愿写沛満推渌@組對它的互感磁鏈之和； 為與定子一相繞組交鏈的最大互感磁通所對應(yīng)

31、的定子互感值； 為與轉(zhuǎn)子一相繞組交鏈的最大互感磁通所對應(yīng)的轉(zhuǎn)子互感值（由于折算后定、轉(zhuǎn)子繞組匝數(shù)相等，且各繞組間互感磁通都通過氣隙，磁阻相同，所以可認(rèn)為=）； ，分別為定、轉(zhuǎn)子漏電感； 為轉(zhuǎn)子位置角（電角度）。 （3）轉(zhuǎn)矩方程 （3-9） 式中，為電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。 （4）運動方程 （3-10） 式中，為風(fēng)力機(jī)提供的拖動轉(zhuǎn)矩； 為電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量； 為與轉(zhuǎn)速成正比的阻轉(zhuǎn)矩阻尼系數(shù)； 為扭轉(zhuǎn)彈性轉(zhuǎn)矩系數(shù)。 對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，，，則運動方程為： （3-11） （5）功率方程 電機(jī)定子側(cè)輸

32、出的瞬時功率表達(dá)式為 （3-12） 2.2.2坐標(biāo)變換 由三相靜止坐標(biāo)系下的DFIG數(shù)學(xué)模型可以看到，電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運動使得定轉(zhuǎn)子之間的互感為轉(zhuǎn)子位置角的余弦函數(shù)，從而描述電機(jī)特性的數(shù)學(xué)模型是一組非線性、時變系數(shù)的微分方程組，復(fù)雜的電感矩陣給磁鏈分析帶來困難，所以需要借助坐標(biāo)變換，簡化磁鏈關(guān)系和數(shù)學(xué)模型。 坐標(biāo)變換的思想是，將一個三相靜止坐標(biāo)系里的矢量，通過變換用一個兩相靜止坐標(biāo)系或兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系里的矢量表示，在變換時可采取模不變或者功率不變的原則。前者比較與后者的優(yōu)點是變換前后繞組匝數(shù)相等，缺點是變換前后不滿足功率不變約束和磁勢不變約束，但正交變換并不與任何特定的

33、有意義的物理情況相一致。一些研究分析得出了繞組匝數(shù)不變原則下所推導(dǎo)出的系統(tǒng)最貼切反映了電機(jī)的物理特征，由此產(chǎn)生的等值電路中的電感與電機(jī)設(shè)計者正常計算的相一致，這些優(yōu)點使得繞組匝數(shù)不變原則下的坐標(biāo)變換系統(tǒng)越來越多地被電力工業(yè)和發(fā)電機(jī)制造廠家廣泛使用，本文也采用這一研究成果。 對于交流電機(jī)，當(dāng)它的三相對稱靜止繞組a-b-c通以三相平衡的正弦電流，，時，所產(chǎn)生的合成磁勢是旋轉(zhuǎn)磁勢，它在空間呈正弦分布，且以同步角速度順著a-b-c的相序旋轉(zhuǎn)，如圖3-4 a）所示。其實產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢并不一定非要三相電流，兩相、四相、更多相也行，以兩相最為簡單，如圖3-4 b）所示為兩相靜止交流繞組α和β，它們在空間互差

34、90°，通入時間互差90°的兩相平衡交流電流，也會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢，當(dāng)圖3-4 a）和3-4 b）的兩個旋轉(zhuǎn)磁勢大小和轉(zhuǎn)速都相等時，即認(rèn)為圖3-4 b）的兩相繞組與圖3-4 a）的三相繞組等效。 再來看圖3-4 c）中兩個匝數(shù)相等且相互垂直的繞組d和q，其中分別通以直流電流和，產(chǎn)生合成磁勢，其位置相對于繞組來說是固定的。如果讓包含兩個繞組在內(nèi)的整個鐵芯以同步角速度旋轉(zhuǎn)，則磁勢自然也隨著旋轉(zhuǎn)起來，成為旋轉(zhuǎn)磁勢。把這個旋轉(zhuǎn)磁勢的大小和轉(zhuǎn)速也控制成與圖3-4 a）和3-4 b）的磁勢一樣，那么這套旋轉(zhuǎn)的直流繞組也就和前面兩套固定的交流繞組等效了。由此可見，以產(chǎn)生同樣的旋轉(zhuǎn)磁勢為準(zhǔn)則，圖3-4 a）的三

35、相靜止交流繞組、圖3-4 b）的兩相靜止交流繞組和圖3-4 c）的旋轉(zhuǎn)直流繞組彼此等效。（1）三相靜止a-b-c坐標(biāo)系與兩相靜止α-β坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系 三相靜止a-b-c坐標(biāo)系到兩相靜止α-β坐標(biāo)系的變換矩陣為 （3-13） 兩相靜止α-β坐標(biāo)系到三相靜止a-b-c坐標(biāo)系的變換矩陣為 （3-14） （2）兩相靜止α-β坐標(biāo)系與兩相同步速旋轉(zhuǎn)d-q（）坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系兩相靜止α-β坐標(biāo)系到兩相同步旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系的變換矩陣為 （3-15） 兩相同步旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系到兩相靜止α-

36、β坐標(biāo)系的變換矩陣為 （3-16） 式中，θ為α軸與d軸之間的夾角。 （3）三相靜止a-b-c坐標(biāo)系與兩相同步速旋轉(zhuǎn)d-q（）坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系三相靜止a-b-c坐標(biāo)系到兩相同步旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系的變換矩陣為 兩相同步旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系到三相靜止a-b-c坐標(biāo)系的變換矩陣為 在上述分析中，直接將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的角速度設(shè)為，即為兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，注意，旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的角速度不一定就是同步角速度。 2.2.3兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的雙饋電機(jī)數(shù)學(xué)模型 利用上述的坐標(biāo)變換關(guān)系，將三相靜止坐標(biāo)系下DFIG數(shù)學(xué)模型中的電壓、電流、磁鏈、轉(zhuǎn)矩及功率變換到d-q坐標(biāo)系下，可得到兩

37、相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的DFIG的數(shù)學(xué)模型。變換后DFIG的繞組等效為如下圖所示的物理模型。 由于d-q軸相互垂直，兩相繞組之間沒有磁的耦合，DFIG的數(shù)學(xué)模型得到很大的簡化。根據(jù)三相靜止繞組到兩相同步旋轉(zhuǎn)繞組的變換矩陣可得到兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的DFIG數(shù)學(xué)模型。 （1）電壓方程 定子繞組電壓方程為 轉(zhuǎn)子繞組電壓方程為 式中，分別為定、轉(zhuǎn)子電壓的d、q軸分量； 分別為定、轉(zhuǎn)子電流的d、q軸分量； 為轉(zhuǎn)差率角速度。 在后文中沒有說明的情況下角速度均默認(rèn)為電角速度。 （2）磁鏈方程 定子磁鏈方程 轉(zhuǎn)子磁鏈方程 式中，分別為定、轉(zhuǎn)子磁鏈的d、q軸

38、分量； 為d-q坐標(biāo)系下同軸定、轉(zhuǎn)子繞組間的等效互感； 為d-q坐標(biāo)系下兩相定子繞組的自感； 為d-q坐標(biāo)系下兩相轉(zhuǎn)子繞組的自感。 將（3-21）、（3-22）帶入（3-19）、（3-20）可得到電壓與電流之間的關(guān)系： （3）轉(zhuǎn)矩方程 （4）運動方程 運動方程與三相靜止坐標(biāo)系下的運動方程一致。 （5）功率方程 定子側(cè)輸出有功功率方程和無功功率方程分別為 2.3基于定子磁場定向的雙饋電機(jī)的P、Q解耦控制 2.3.1最大風(fēng)能追蹤控制功率參考值的計算 最大風(fēng)能追蹤，即控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速追蹤風(fēng)速，而轉(zhuǎn)速是通過控制有功和無功功率實現(xiàn)的，文獻(xiàn)中有關(guān)于有功和無功功

39、率參考量的計算方法，從中可以得到一種分別控制功和無功功率的方法，即P、Q解耦控制，有功功率的參考值計算公式如下所示： （3-26） 式中的系數(shù)為 （3-27） 其中，，根據(jù)圖2-5可知，電機(jī)的運行曲線是保持值為常數(shù)下進(jìn)行的。 無功功率的參考值計算公式為 （3-28） 式中，。 有很多種計算方法，此種方法是把最大程度地降低DFIG自身損耗作為選取的原則。 2.3.2雙饋電機(jī)基于定子磁場定向的矢量控制 矢量控制是交流調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)解耦控制的核心技術(shù)，通過電機(jī)統(tǒng)一理論和坐標(biāo)變換理論，把控制

40、量解耦，在DFIG的控制中，是將定子電流的有功功率分量和無功功率分量解耦，分解后的定子電流的有功和無功分量不再具有耦合關(guān)系，對它們進(jìn)行控制，就可以實現(xiàn)我們所期望的P、Q解耦控制。 因為DFIG的定子繞組直接接在大電網(wǎng)的低壓側(cè)，可以近似地認(rèn)為定子電壓幅值、頻率都是恒定的，所以DFIG一般多選擇定子電壓或定子磁場定向方式。本論文采用定子磁場定向，將同步旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系的d軸定向在定子磁鏈方向上，并將磁場定向后的坐標(biāo)系重新命名為m-t坐標(biāo)系，如圖3-6所示。 由式（3-19）~（3-22），得到m-t坐標(biāo)系下的DFIG的電壓和磁鏈方程： 定子繞組電壓方程

41、 （3-29） 轉(zhuǎn)子繞組電壓方程 （3-30） 定子磁鏈方程 （3-31） 轉(zhuǎn)子磁鏈方程 （3-32） 定子磁鏈定向時，定子磁鏈?zhǔn)噶颗cm軸方向一致，因此m、t軸上的磁鏈分量分別為，。由于DFIG定子側(cè)頻率為工頻，定子繞組電阻遠(yuǎn)小于定子繞組電抗，所以定子繞組電阻可以忽略，即，因而DFIG感應(yīng)電勢近似等于定子電壓，按照發(fā)電機(jī)慣例，感應(yīng)電勢矢量滯后磁鏈 90°，故和定

42、子電壓矢量（并網(wǎng)后的定子電壓矢量等于電網(wǎng)電壓矢量）位于t軸的負(fù)方向，有，其中為定子電壓矢量的幅值，當(dāng)定子端并入理想電網(wǎng)時為常數(shù)。將代入功率方程式（3-25）中，可得 （3-33） 由上式可知，在定子磁鏈定向下，DFIG定子輸出有功功率、無功功率分別與定子電流在m、t軸上的分量，成正比，因此調(diào)節(jié)，可分別獨立調(diào)節(jié)，，這就是P、Q解耦控制的基本原理。由于對于，的控制是通過DFIG轉(zhuǎn)子側(cè)變換器進(jìn)行的，應(yīng)找出轉(zhuǎn)子電流、電壓與，之間的關(guān)系。 將，，以及，代入（3-29）可得

43、 （3-34） 由上式可知，并入理想電網(wǎng)后，DFIG的定子磁鏈將保持恒定，幅值為電網(wǎng)電壓與同步角速度之比。 將（3-34）連同，，以及，代入（3-31）可得 （3-35） 將（3-35）代入轉(zhuǎn)子磁鏈方程（3-32）中，得到 （3-36） 設(shè)，，則可將（3-36）式化簡為 （3-37） 將（3-37）代入（3-30），得到 （3-38） 設(shè)以下分式：

44、 （3-39） 以及 （3-40） ，為實現(xiàn)轉(zhuǎn)子電壓、電流解耦控制的解耦項，，為消除轉(zhuǎn)子電壓、電流交叉耦合的補(bǔ)償項。將轉(zhuǎn)子電壓分解為解耦項和補(bǔ)償項后，即簡化了控制，又能保證控制的精度和動態(tài)響應(yīng)的快速性。 式（3-34）~（3-40）構(gòu)成了DFIG定子磁場定向控制下完整的數(shù)學(xué)模型。 2.4基于S函數(shù)的變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建模 MATLAB/Simulink軟件的Simpower Systems工具箱中有繞線式異步電機(jī)的模型，在轉(zhuǎn)子側(cè)加上PWM變換器就成為雙饋感應(yīng)電機(jī)。但這種模型掩蓋了雙饋電機(jī)的很多特性，所以在建模的過程中，

45、本論文根據(jù)DFIG的數(shù)學(xué)模型用S-Function編寫了DFIG的模型程序，合理利用了上一章建立的風(fēng)力機(jī)傳動鏈模型，對整個系統(tǒng)進(jìn)行了整合。 將DFIG定子電壓電流的關(guān)系式（3-23）改寫成狀態(tài)方程的形式。在編寫S函數(shù)時將DFIG模型分成兩部分，第一部分處理DFIG中的電量，輸入向，輸出向量就為狀態(tài)向量，即，這樣就得到有關(guān)電量的狀態(tài)方程： （3-41） ，D為0矩陣。 第二部分處理機(jī)械量，輸入為，狀態(tài)向量為輸出向量，，為轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度，滿足，其中，A=0，，C=1，D=[0 0]，根據(jù)式（3-11）可編寫機(jī)械量的S函數(shù)，

46、電磁轉(zhuǎn)矩的計算由式（3-24）得出。 Simulink仿真如下： 仿真參數(shù)如下: 三相繞線式異步電機(jī)，額定功率為1．5WM，定子額定電壓為690V，額定頻率為50Hz，轉(zhuǎn)動慣量為5．04kg．m2，極對數(shù)為3，定子電阻為0．00706(pu)，定子電感為0．171(pu)，轉(zhuǎn)子電阻為0．005(pu)，轉(zhuǎn)子電感為0．156(pu)(已折算到定子側(cè))，互感為2．9(pu)。 風(fēng)力機(jī)參數(shù)設(shè)定如下： Simulink模型如下： 發(fā)電機(jī)模塊 電網(wǎng)模塊 保護(hù)模塊 輸出顯示模塊 仿真

47、結(jié)果如下： 圖表結(jié)論分析： 電機(jī)輸出電壓（交流）不變，所以圖形中電壓成一條直線；由于交流電壓為定值，所以經(jīng)過交--直變換后輸出的直流電壓也為定值，成一條直線；隨著風(fēng)速從8m/s變換到14m/s過程中，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也隨之增大，由于轉(zhuǎn)速不能瞬間增大到一定數(shù)值，所以變化過程持續(xù)了15s才達(dá)到穩(wěn)定；定子側(cè)輸出電流隨著風(fēng)速的增大逐漸增大，由于發(fā)電機(jī)電流不能突變，所以變化時間較長，持續(xù)15s達(dá)到穩(wěn)定；有功功率波形與電流波形相同，由于電壓一定，所以有功功率只取決于電流變化；無功功率曲線基本成一條直線，需要從電網(wǎng)吸收少量的無功功率，所以不用進(jìn)行無功補(bǔ)償。

48、 實際變頻雙饋風(fēng)力機(jī)的運行特性如下： 圖例1 風(fēng)速變化時風(fēng)力發(fā)電機(jī)組參數(shù)變化曲線 圖例2在槳矩角為0°的功率特性曲線 圖例2說明： 機(jī)組在槳矩角為0°的功率特性曲線。在轉(zhuǎn)速ωr達(dá)到1．2pu，風(fēng)速12m/s時，功率特性曲線在C點處，輸出功率P取得最大值0．73pu。 模型結(jié)果與實際結(jié)果對比結(jié)論： 根據(jù)風(fēng)力機(jī)運行曲線可知，模擬結(jié)果與實際運行結(jié)果基本相同，模擬結(jié)果成立。 圖例3風(fēng)速變化時相應(yīng)的定子電流有功電流 分量iqs和無功功率電流分量ids的變化波形 結(jié)

49、 論 本論文對并網(wǎng)型變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為研究對象，進(jìn)行了一系列的研究工作，取得了一些有意義的研究結(jié)果，獲得了不少規(guī)律性的認(rèn)識?？偨Y(jié)如下： 在MATLAB/Simulink仿真平臺下建立的變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真模型驗證了由狀態(tài)方程組推導(dǎo)出的、利用S函數(shù)建立的DFIG空載運行和發(fā)電運行兩個模型的正確性，并得到了較理想的仿真結(jié)果。DFIG定子電壓能保持與電網(wǎng)電壓幅值與相位的一致，轉(zhuǎn)子電壓值與轉(zhuǎn)差率的絕對值成正比，定子電流在空載時為零，并網(wǎng)后隨電機(jī)轉(zhuǎn)速的上升而增大，轉(zhuǎn)子電流也隨電機(jī)轉(zhuǎn)速上升而增大。并且轉(zhuǎn)子側(cè)的電壓和電流的頻率隨轉(zhuǎn)差率絕對值也成正比。由于在仿真中轉(zhuǎn)子側(cè)按單位功率因數(shù)運行

50、，因此在DFIG亞同步運行時轉(zhuǎn)子電流和電壓同相位，而在超同步運行時兩者反相位，驗證了轉(zhuǎn)子側(cè)在兩種不同運行狀態(tài)下功率流動相反的結(jié)論。同時在仿真過程中無論以哪一種風(fēng)速模擬情況下最大風(fēng)能利用系數(shù)基本保持在0.441，也很好地驗證了系統(tǒng)工作的可靠性。 參 考 文 獻(xiàn) [1]王承煦，張源．風(fēng)力發(fā)電[M]．北京：中國電力出版社，2002 [2]江澤民．對中國能源問題的思考[J]．上海交通大學(xué)學(xué)報，2008 [3]趙群，王永泉，李輝．世界風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]．機(jī)電工程，2006，23(12)： [4]卞松江．變速恒頻風(fēng)力

51、發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)研究[D]．杭州：浙江大學(xué)博士學(xué)位論文，2003 [5]劉其輝．變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運行與控制研究[D]．杭州：浙江大學(xué)博士學(xué)位論文，2005 [6]葉航治．風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 [7]鄒旭東．變速恒頻交流勵磁雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及其控制技術(shù)研究[D]．武漢：華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文，2005 [8]趙陽．風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)用雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)矢量控制技術(shù)研究[D]．武漢：華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文，2008 [9]楊淑英．雙饋型風(fēng)力發(fā)電變流器及其控制[D]．合肥：合肥工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文，2007

52、 附錄1雙饋電機(jī)發(fā)電運行S函數(shù)程序 function[sys,x0,str,ts]=sfun_DFIG(t,im1,it1,im2,it2,Ut1,Ut2,Um1,Um2,flag,L1,L2,Lm,R1,R2,W1,Ws) L1=6.854;L2=6.901;Lm=6.78;R1=0.016;R2=0.0125;syms t ;Ut1=690;Ut2=-214;Um1=0;Um2=20.3;W1=1200;Ws=600; im1=40.6;im2=40.9;it1=434.26;it2=439;flag=1; switch flag, case 0, [sys,x0,str,

53、ts]=mdlInitializeSizes; case 1, sys=mdlDerivatives(im1,it1,im2,it2,Ut1,Ut2,Um1,Um2,L1,L2,Lm,R1,R2,W1,Ws); case 3, sys=mdlOutputs(im1,it1,im2,it2,Ut1,Ut2,Um1,Um2,W1,Ws); case{2,4,9}, sys=[]; otherwise error(['Unhandled flag=',num2str(flag)]); end function[sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes

54、sizes=simsizes; sizes.NumContStates=4; sizes.NumDiscStates=0; sizes.NumOutputs=4; sizes.NumInputs=6; sizes.DirFeedthrough=1; sizes.NumSampleTimes=1; sys=simsizes(sizes); x0=[0;0;263.996;11.448]; str=[]; ts=[-1 0]; function sys=mdlDerivatives(t,im1,it1,im2,it2,Ut1,Ut2,Um1,Um2,L1,L2,Lm,R1,R

55、2,W1,Ws) Ws=600; sys(1)=Lm*Um2 - L1*Um1 + it2*((L2*Lm*W1)/(Lm^2 - L1*L2) - (L2*Lm*Ws)/(Lm^2 - L1*L2)) + it1*((Lm^2*Ws)/(Lm^2 - L1*L2) - (L1*L2*W1)/(Lm^2 - L1*L2)) + (L2*R1*im1)/(Lm^2 - L1*L2) + (Lm*R2*im2)/(Lm^2 - L1*L2); sys(2)=Lm*Ut2 - L1*Ut1 - im2*((L2*Lm*W1)/(Lm^2 - L1*L2) - (L2*Lm*Ws)/(Lm^

56、2 - L1*L2)) - im1*((Lm^2*Ws)/(Lm^2 - L1*L2) - (L1*L2*W1)/(Lm^2 - L1*L2)) + (L2*R1*it1)/(Lm^2 - L1*L2) + (Lm*R2*it2)/(Lm^2 - L1*L2); sys(3)=L2*Um2 - Lm*Um1 - it1*((L1*Lm*W1)/(Lm^2 - L1*L2) - (L1*Lm*Ws)/(Lm^2 - L1*L2)) + it2*((Lm^2*W1)/(Lm^2 - L1*L2) - (L1*L2*Ws)/(Lm^2 - L1*L2)) + (L1*R2*im2)/(Lm^2

57、- L1*L2) + (Lm*R1*im1)/(Lm^2 - L1*L2); sys(4)=L2*Ut2 - Lm*Ut1 + im1*((L1*Lm*W1)/(Lm^2 - L1*L2) - (L1*Lm*Ws)/(Lm^2 - L1*L2)) - im2*((Lm^2*W1)/(Lm^2 - L1*L2) - (L1*L2*Ws)/(Lm^2 - L1*L2)) + (L1*R2*it2)/(Lm^2 - L1*L2) + (Lm*R1*it1)/(Lm^2 - L1*L2); function sys=mdlOutputs(im1,it1,im2,it2,Ut1,Ut2,Um

58、1,Um2,W1,Ws) sys(1)=x(1); sys(2)=x(2); sys(3)=x(3); sys(4)=x(4); 附錄2雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)矩運動控制S函數(shù) function[sys,x0,str,ts]=sfun_DFIGT(t,x,u,flag,Jg,dWr) syms u x t ;Jg=30;np=2;dWr=1200;flag=1 switch flag, case 0, [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes; case 1, sys=md

59、lDerivatives(t,x,u,Jg); case 3, sys=mdlOutputs(t,x,u); case{2,4,9}, sys=[]; otherwise error(['Unhandled flag=',num2str(flag)]); end function[sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes sizes=simsizes; sizes.NumContStates=1; sizes.NumDiscStates=0; sizes.NumOutputs=1; sizes.NumInputs=2; sizes.DirF

60、eedthrough=1; sizes.NumSampleTimes=1; sys=simsizes(sizes); x0=125.6636; str=[]; ts=[0 0]; function sys=mdlDerivatives(t,x,u,Jg,dWr) dWr=1200;np=2; sys=(1/Jg)*(Jg*dWr/np); function sys=mdlOutputs(t,x,u) sys=x; 致 謝 在本論文完成之際，我最想感謝的就是自己的導(dǎo)師張永副教授，在此謹(jǐn)向張永老師表示衷心的感謝和崇高的敬意。 在設(shè)計進(jìn)行的這幾個月里，每當(dāng)我遇到難題時，張老師都會耐心的講解，精心的幫助，使我的設(shè)計更加科學(xué)，更加完善。今天，我的設(shè)計已經(jīng)完成，但是我還是不能忘記和張老師的點點滴滴。讓我最難玩記的是和張老師在機(jī)房調(diào)試程序的那段時間，張老師用他的人格魅力感染了我，讓我一步一步走向成熟。 同時還要感謝那些幫助過我的其他老師和同學(xué)。謝謝大家！ 33