Matlab/Simulink双馈风力发电系统的仿真研究(11)
DFIG通过定子向电网输出的无功功率为：
= = (3.20)
由式(3.16)—（3.20）可以看出，在采取d轴定子电压定向并忽略定子电阻的情况下，DFIG的有功功率和无功功率也近似的被解耦了，对转子电流的d轴分量进行控制就可以控制DFIG中的各个有功分量，对转子电流q轴分量进行控制就可以控制DFIG向电网发出的无功功率。只要对转子电流的d、q轴分量进行有效的控制，就可以实现对DFIG输出功率的有效控制。
具体的控制原理如图3.4所示。
图3.4 转子侧变流器的控制框图
3.4 本章小结
本章首先给出了双馈风力发电系统所用的交流励磁电源方案，即交-直-交双PWM变换器。然后给出双PWM变换器的电路拓扑结构，并分析了其作为交流励磁电源的优势。最后分别就双PWM变换器的电网侧变流器和转子侧变流器建立数学模型，确定了电网电压定向和定子电压定向的控制策略。实现了电网侧变流器控制直流母线电压稳定的目标，也完成了转子侧变流器对有功功率和无功功率的独立解耦控制。
4双馈风力发电系统的仿真
4.1 仿真软件的介绍
MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案。Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具， 是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。本设计是在MATLAB2011版环境下设计仿真的。
4.2网侧变换器的模型与仿真
4.2.1 矢量控制技术
空间矢量脉宽调制的实质就是控制变流器的开关模式，来模拟交流电动机通以三相对称正弦波电源时产生的理想磁链圆，从而产生SVPWM空间矢量脉冲波来控制变流器的电压输出。在本文中，用单极性的二值逻辑函数描述网侧变流器的功率开关器件，并建立了变流器的数学模型。上文曾经定义了开关量 上桥臂导通时为1，下桥臂导通为0。变流器的输出电压可用三个开关量的不同组合表示。三组开关管共有8种状态，并分别对应8个基本电压空间矢量。图4.1中， 为有效矢量，其大小为2 。 、 是两个零矢量。通过不同矢量的组合就可以逼近任意给定的参考电压 实现磁链的模拟。具体的空间矢量如图4.1所示。
图4.1电压空间矢量的吹冰个扇区
4.2.2 SVPWM的实现
首先，判断给定电压的扇区。定义扇区号N=A+2B+4C，令
当 >0时，A=1，反之A=0；同理 >0时，B=1,反之B=0; >0时，C=1,反之C=0。
其次，计算电压矢量的作用时间。定义变量X,Y,Z，令：
根据X，Y，Z的值，电压空间矢量的作用时间可表示如下。
表4.1 电压空间矢量的作用时间
扇区号 1 2 3 4 5 6
T1 Z Y -Z -X X -Y
T2 Y -X X Z -Y -Z
如果出现饱和状况，即 。就要对 、 重新取值。
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