摘要：大量石化能源的消耗导致环境恶化与储备不足，新能源的应用与推广成了解决环境与能源问题的有效方案。风能作为新能源有很多优点，如容量大、污染小、成本小。众多新能源发电技术中，风力发电技术是应用前景最宽广、商业利用率最好的技术。风力发电对于我国庞大的电力系统以及用电量具有重大意义。

大型风电并网是将风能转化率发挥到最大的方式。风能通过两级变化转化为电能，即风到机械再到电能。风电并网是否成功要看当地风力因素、天气情况、电网能否长期运行、运行成本、发电量等要素。风电场容量的不断增大，并网后发生的故障会对电网造成影响。通过风力发电技术产生的直流电要经过逆变器成为交流电然后并入现有电网才能得到最大利用。逆变器的性能受锁相环（PLL）即随时测定电网的频率、相角的能力的影响。使用什么方法来克服直流偏置、谐波、三相不平衡等故障，是当今研究的热点问题。为了预防并网后由于电网故障导致不稳定的问题出现，低电压穿越技术（LVRT）是风力机不可缺少的。

本文首先论述风力发电并网技术、分布式电源、低穿技术的现状，研究DFIG在不同坐标系下的数学模型、研究背靠背双PWM变换器的双闭环控制策略。其次，介绍双馈电机的基本运行原理，还有双馈电机分别在三相静止坐标系、两相同步旋转坐标系的数学建模公式。双PWM变换器是双馈风电机运行的关键环节，分析了不同坐标系下的数学建模表达式。定子与电网相位、幅值、频率一致是并网的前提条件，给出了基于移动平均滤波器的锁相环（MAF-PLL）的仿真，将MAF-PLL与双dqPLL的结果进行对比，得出MAF-PLL超调量小，稳定性好的特点，并将MAF-PLL运用到空载并网研究中。最后验证在三相对称、不对称电压跌落时双馈机的低电压穿越能力，利用Simulink中Three-phase Breaker开关器件以及搭建故障侧变换器来实现电压跌落，最后他们都能低压运行625ms且在短时间内逐步恢复到90%以上额定值，验证了双馈电机在电网故障下具有良好的低穿能力。

关键词：双馈电机，锁相环，空载并网，低电压穿越

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论-1

1.1 课题背景及意义-1

1.2 变速恒频风力发电技术-2

1.3 分布式标准政策和风电并网技术的研究现状-4

1.3.1 分布式发电标准及政策-4

1.3.2 风力发电并网技术的研究现状-4

1.4 低电压穿越技术-5

1.5 设计课题内容与章节安排-6

第二章 双馈电机的系统建模-7

2.1 双馈风力电机的并网结构-7

2.2 风力机的运行特性-8

2.3 风力机的数学模型-9

2.3.1 三相坐标系的数学公式建模-9

2.3.2 两相旋转坐标系下的模型公式构建-11

2.4 本章小结-12

第三章 双馈风力发电机的控制理论分析-13

3.1 网侧PWM变换器的数学公式模型构建-13

3.1.1 三相坐标系下PWM变换器的数学公式模型构建-13

3.1.2 两相dq坐标系下PWM变换器的数学公式模型构建-14

3.2 转子侧PWM变换器的数学公式模型构建-15

3.3 锁相环基本原理-16

3.4 双馈风力电机的仿真-18

3.5 本章小结-19

第四章 双馈电机并网控制-20

4.1 逆变SVPWM形成-20

4.2 锁相环的仿真-20

4.3 空载并网的基本原理-23

4.4 仿真结果与分析-24

4.5 软件流程图设计-26

4.6 本章小结-29

第五章 双馈电机的低电压穿越-30

5.1 电压跌落发生器的数学模型-30

5.2 仿真平台及搭建及其结果-31

5.3 本章小结-36

第六章 总结与展望-38

6.1 总结-38

6.2 展望-38

参考文献-39

致谢-40