摘要：随着我国环境污染和能源结构问题的日复一日变得严重，风能、太阳能等可再生能源同样得到了迅速发展，特别是风能作为可再生能源的主要代表得到了我国乃至全世界的广泛关注。进而可再生能源的利用已成为工业能源技术的重要课题[1]，而在我国，煤炭资源的缺乏使得寻找一种环保且安全可靠的发电能源成为一个紧迫的问题。风能作为太阳能的一种转换形式，是一种不产生任何污染排放的可再生自然资源。近几十年来，风力发电在世界范围内发展同样十分迅速[2]， 风能的发展有几千年的历史，在第一次工业革命蒸汽机发明之前，风能是用作船舶航行、农田灌溉等方面的重要动力。

而在化石能源枯竭、能源供应安全和环境保护的推动下，20世纪70年代，世界主要发达国家和发展中国家开始也开发利用风能，并在当时得到了显著效果。到了20世纪90年代，风能发展的主要形式风力发电也已经取得了前所未有的发展。随着风能资源的开发，预计到2020年，世界风电装机容量将达到703GW，因此本设计研究的意义同样至关重要。并且风电将成为最有发展前景的绿色能源和人类社会可持续发展的主要新能源，而风力发电技术的研究对大型风力发电机组的国产化和中国风电产业的持续发展具有重要意义[3]。 针对以上问题，考虑到电网有功平衡的约束，我们需要改变风电只是负“负荷”的粗放运行模式，研究了风电有功输出功率的主动控制策略，来减小风电高渗透条件下风电波动对电力系统频率的影响，同时制定对应的控制策略，使风电参与电力系统一次调频，以保持电力系统频率的稳定，提高电能质量[4]。

本设计分为以下几个部分：首先充分理解课题的任务内容，搭建双馈式风力发电机组模型；其次在分析双馈式风电机组运行原理的基础上，通过分析风电机组运行特性，在所建立的系统分析模型中进行模拟一次调频控制；最后用软件Simulink仿真说明该方法有效性。

关键词：双馈式风力发电机组,模拟一次调频控制

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论-1

1.1 选题背景-1

1.1.1 国内外风力发电的发展现状-2

1.2 研究意义-1

1.2.1 大规模风电并网对系统调频的影响-2

1.2.2 国内外风电并网导则对风电场频率响应的要求-3

1.3 Double Fed Induction Generator风电机组参与系统调频的主要办法和研究现状-5

1.4 本论文的主要研究工作-7

第二章 双馈感应风电机组的基本运行控制-11

2.1 双馈感应风电机组的基本控制及运行方式-11

2.1.1 双馈感应风力发电机基本组成结构-11

2.1.2 传统Double Fed Induction Generator风电机组的有功功率控制-12

2.1.3 Double Fed Induction Generator风电机组的最大功率跟踪运行模式-13

2.1.4 无附加频率控制的Double Fed Induction Generator风电机组对系统频率的响应情况-13

2.2 本章小结-14

第三章 模拟同步发电机实现Double Fed Induction Generator风电机组一次调频的控制-21

3.1 同步发电机一次调频原理-21

3.1.1 同步发电机调速器-21

3.1.2 同步发电机静态功率-频率特性-25

3.2 Double Fed Induction Generator风电机组一次调频控制器设计原理-26

3.3 附加控制器中调差系数Rw的影响分析-28

3.4额定风速以下的仿真研究-28

3.4.1 系统频率下降情况的仿真分析-21

3.4.2 系统频率下降情况的仿真分析-25

3.5 本章小结-28

参考文献-37

致   谢-38