simulink双馈风机模型（双馈风力发电机simulink仿真）

1、双馈风力发电机

双馈异步风力发电机（DFIG）是一种绕线式感应发电机，是变速恒频风力发电机的核心部分。双馈电机主要由冷却系统和机体两部分组成：机体由定子、转子和轴承组成，而冷却系统又分为空冷、水冷三种结构和空气对水冷却。

为什么双馈发电机被称为“双馈”发电机：

(1)发电机的定子侧和转子侧均参与电网的电力传输过程；

(2)实现发电机有功功率和无功功率的独立调节，对电网实施无功补偿；

(3)双馈发电机兼有异步发电机和同步发电机的特点。

2 双馈异步风力发电机数学模型

双馈风力发电系统由电气子系统和机械子系统两个核心组成。机械子系统由齿轮箱、风扇和一些部件组成；电气子系统由电网侧和机器侧两部分组成。网侧包括网侧变流器、电网等，机侧包括双馈发电机和机侧变流器。 DFIG系统结构如下图所示：

首先，在对双馈电机进行建模之前，需要完成双馈电机正向的常规参数设置。本文选择电压降的方向作为电流的正方向。为了实现数学模型的简化，可以假设以下几点：

(1) 不考虑空间谐波，假设发电机定子和转子三相绕组在空间对称分布，它们之间的角度差为120度，气隙磁场呈正弦分布。

(2)未考虑铁损和磁路的非线性。假设绕组的自感和互感是与磁路工作点相关的恒定值。未考虑频率和温度变化对DFIG风电系统参数的影响。

(3)以定子侧为参考，将转子的所有参数计算到定子侧。计算出的定子和转子绕组的有用匝数是相同的。

DFIG仿真模型如下：

带转子电压补偿的双馈发电机控制器模型：

风电型号：

DFIG+Wind组合模型如下图所示：

3 仿真分析

%% 初始化清除； clc;%% DFIG参数设置f_lated=60; %额定频率Hzw_syn=2*pi*f_lated; % 同步电机速度rad/sV_ll_erated=690; %额定线电压Vp=6； % 极数s=0.01； 滑移率J=70； %转动惯量kg*m^2R_s=2e-3; %定子下标s(定子)OhmR_r=1.5e-3; % 转子下标r（转子）OhmX_ls=50e- 3; X_lr=47e-3;X_m=860e-3; L_ls=; %转子绕线时间常数sigma=1-L_m^2/(L_s*L_r); %% 双馈电机初始（额定）工况% 额定（满）负载下的转子转速w_mech_lated=(1-s)*w_syn/( p/2); % 定子额定电流AI_s_erated=V_ll_erated/sqrt(3)/(R_s + j*X_ls + j*X_m*(R_r/s+j*X_lr)/(j*X_m+R_r/s+j* X_lr));%额定转子电流AI_r_erated=-I_s_erated*j*X_m/(j*X_m+R_r/s+j*X_lr);%额定扭矩T_em_erated=(3*abs(I_r_erated)^2*R_r*(1 -s)/s )/w_mech_lated;T_load_erated=T_em_erated;% dq 域中的电压V_sd_erated=V_ll_erated;V_rd_erated=0;V_rq_erated=0;% dq 域中的定子电流I_sd_lated=sqrt(3)*real(I_s_lated); I_sq_erated=sqrt(3)*imag(I_s_lated);% dq 域中的转子电流I_rd_erated=sqrt(3)*real(I_r_erated);I_rq_erated=sqrt(3)*imag(I_r_erated);% 额定QsQ_s_erated=(V_sd_erated) ^ 2/(w_syn*L_s)+(L_m/L_s)*V_sd_erated*I_rq_erated;%额定流量fl_sd_erated=L_s*I_sd_erated + L_m*I_rd_erated;fl_sq_erated=L_s*I_sq_erated + L_m*I_rq_erated;fl_rd_erated=L_m*I_sd_erated + L_r* I_rd _额定；fl_rq_rat=L_m*I_sq_rat + L_r*I_rq_rat;%% 风扇参数A=3904; % 面积m^2R=70.5/2； % 转子半径mJ_turb=2.4*10^6; % 转动惯量kg * m^2rho=1.2； % 空气密度v_wind=[12; 9； 6]; % 风速m/s

从上图可以看出，搭建的Simulink模型可以很好地表明双馈风力发电机在理想的电网电压条件下运行。