17-基于Matlab-simulink直驱型永磁风力发电机控制系统仿真研究.doc

第 29 卷 第 1 期 天 津 理 工 大 学 学 报 Vol． 29 No． 1 2013 年 2 月 JOURNAL OF TIANJIN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Feb． 2013 文章编号: 1673-095X( 2013) 01-0017-04 基于 Matlab /simulink 直驱型永磁风力发电机控制系统仿真研究 李 游1 ，成 怡2 ( 1． 中国海洋石油公司新能源投资有限责任公司，北京 100102; 2． 天津工业大学 电气工程与自动化学院，天津 300387) 摘 要: 本文以直 永磁 力 机的 力 系 作 研究 象，研究 力机和永磁同步 机的工作原理，以 及 最大 能捕 的控制策略，并在 Matlab /Simulink 境下搭建了整个仿真系 的模型． 仿真 果表明， 的控制策略及搭建的仿真模型在 化的 速下，能 最大 能捕 ． 关键词: 直驱; 风力发电; 控制策略 中图分类号: TM614 文献标识码: A doi: 10． 3969 /j． issn． 1673-095X． 2013． 01． 005 The simulation research of control system to the direct driver permanent wind power system based on Matlab /simulink LI You1 ，CHENG Yi2 ( 1． CNOOC New Energy Investment Co． ，Ltd． ，Beijing 100102，China; 2． School of Electrical Engineering and Automation，Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300387，China) Abstract: The direct driver permanent wind power system and the control theory to realize the maximum wind power capture are researched by analyzing the principle of wind power machine and permanent generator，meanwhile，the whole simulation model is established based on Matlab /simulink． The simulation result demonstrates the control theory and the simulation model can realize the maximum wind power capture with the step wind speed． Key words: direct driver; wind power; control theory  风力发电作为可再生能源利用的典范，受到各国的广泛关注，永磁同步发电机的直驱式风力发电系统，因其具有效率高、制造方便、控制效果好等优点，克服了异步发电机必须采用升速齿轮箱，且系统的可靠性不高的缺点，成为风力发电的主要趋势． 直 驱型风力发电系统，先将不稳定的风能转化成频率和幅值均变化的交流电，然后利用整流电路，将交流变为直流，再通过三相逆变器，将直流电变为与电网同频同相的三相交流电． 直驱式风力发电系统如图 1 所示． 本文在分析风力机和永磁同步发电机工作原理的基础上，研究实现最大风能捕获的桨距角控制策略和发电机转速控制方法，并在 Matlab /Simulink 环  图 1 直驱式风力发电系统 Fig． 1 Direct driver wind power system 境下搭建了整个仿真系统的模型． 1 直驱风力发电的数学原理 1． 1 风力机数学模型 风力机将风能转换成机械能，获得的机械功 ［1 － 3］ 如式( 1) 率  收稿日期: 2012-11-02． 作者简介: 李 游( 1974— ) ，男，工程师． 通讯作者: 成 怡( 1979— ) ，女，副教授，E-mail: chengsta@ 126． com． ·18· 天 津 理 工 大 学 学 报 第 29 卷 第 1 期  P = 1 ρ sv3 C = π ρ D2 v3 C ( 1) m p p 2 8 式中 s 为风轮截面积( m2 ) ; D 为风力机的直径 ( m) ; v 为风速( m /s) ; Cp 为风能利用系数; ρ 为空气密度; Cp 为桨距角 β 和叶尖速度比 λ 相关的系数，