毕业论文-基于永磁同步电机风力发电系统并网控制

1绪论1.1研究风力发电的意义通常来说大多数的电厂是基于水力或者火力发电机组。认识到这些发电控制单元在保持电力系统的正常运行，保证其稳定，以及控制其电压和频率上起到一个至关重要的作用是很必要的。在过去的几年中，一体化可再生能源发电提供了一个新的市场，一些国家为了缓解关于环境的社会压力用其替代了火电厂使能源能清洁。水电则是一种非常清洁的可再生能源，但是它的弊端也有很多，造价高、受地域性限制而且其是否对周围生态环境有影响仍然有待考证。所以水能在电网中占得比重并不是很高。核能在许多发达国家占的比例变的越来越多，一些国家甚至达到了77%[1]。一般来说核电站对环境的影响并不是很大，但它还是有潜在的危险，因为如果核电站发生事故其结果往往是无法挽回的，而且核能在大多数人眼中是一种危险的能源，这对其发展带来了很多阻碍。值得一提的是日本福岛核电站的事故让许多国人对核电站产生了深深的抵触。因此发展新的并且安全的能源成为了每个国家都在努力探寻的道路，如潮汐能、太阳能、地热能、风能等等。随然这也能源还没有完全的被开发出来，但是在未来其毕将给人来的生活带来翻天覆地的变化。风能是一种十分清洁的能源，风是由气压变化造成的空气流动，是一种可再生能源，在欧洲的一些国家风能已经成为了主要的发电来源，合理利用风能不但可以减缓了化石能源来带的能源危机，并且也几乎对环境没有伤害。中国的风能资源非常丰富，具有非常大的潜能约为1000~1500GW，与其他国家相比，我过的风能资源与美国接近，远远高于印度、德国。西班牙[2]。根据2011年3月我国可再生能源学会风能专业委员会发布了《2011年中国风电装机容量统计》报告显示:2011年中国(不包括台湾地区)新增的装机容量17630.9MW,总的装机容量可达到62364.2MW，这两个指标均位居全球第一位，这说明我国已经成为世界第一风能大国[3]。1.2风力发电的发展人类从两千年前便对风能加以利用，如风车、帆船等等。风力发电始于丹麦19世纪末期P.LaCour。他发现了如何有效的利用风能即高转速少叶片。而且他的学生也发明了交流风力发电机。但由于风力发电并不是很稳定以及昂贵的造价均使得风力发电并没有广泛的推广。如今，风力发电技术日趋成熟，仅在2011年，全世界对风力发电的投资达到500亿欧元。目前风能在所有能源中所占比例约为3%，预计在2020遍将会达到12%，在2050年甚至会达到30%[4]。由此看来在世界范围内对风力发电的研究至关重要。1.3风力发电机组的分类风力发电机组可分为很多类型，如定桨距风力发电机与定速风力发电机以及同步异步风力发电机等等。其由发电机、塔架、变流器、桨叶等部分组成。简单来说它的能量转化过程是由风能通过桨叶与涡轮机转换成机械能，进而通过发电机转换为电能，然后通过变流器并入电网。由于本文主要研究对象是风力发电机组的并网，因此下面由不同控制类型来介绍风力发电机组的类型。1.3.1恒速恒频风力发电机组20世纪90年代，大多数风力发电机为恒速恒频发电，而风力发电机主要采用鼠笼式异步感应发电机，因为电网的频率恒定，所以发电机只能在很小的范围内变化，所以称之为恒频恒速风力发电机组如下图1.1所示.鼠笼式异步感应发电机鼠笼式异步感应发电机软启动器软启动器电网变压器齿轮箱电网变压器齿轮箱补偿电容补偿电容图1-1恒频恒速风力发电机组因为转速恒定，所以发电机的转速没有办法根据风俗的变化而调节，即只能在一个一定得风速下才能实现最大风能捕获。因为风速的原因，风力涡轮机的转速一般都会在50转/分，所以发电机与涡轮机之间需要一个之轮箱来提高发电机的转速，单齿轮箱本身非常笨重而且故障率很高且造价高，给系统稳定运行和维护都带来了较多的问题。因此需要补偿电容鼠笼式异步感应电机的成本低，结构简单，而且可靠性高，所以被大部分采用。1.3.2变速恒频发电机组因为恒速恒频发电的风能利用系数不高，所以产生了变速恒频发电技术。由于风发电电机转速可变,发电机的转速可以根据风速的变化而变化,延长了其使用寿命。变速恒频技术可以根据风速的大小调整发电机的转速，从而保持最大的风能捕获。早期的变速恒频是由变桨距来实现的，通过在不同风速下的叶片的功角来改变转速。但由于叶片的成本较高，改变功角时损失了一些风能，所以如今的研究热点是调整电机电磁转矩从而改变发电机的转速。1.3.3永磁同步发电机组直驱式永磁同步发电机组是近些年来发展十分迅速的一种发电机组。永磁同步发电机组的低俗特性良好，并且不需要齿轮箱，从而提高了风能的利用率。由于科技的发展永磁材料的价格也逐渐降低，因此永磁同步发电机的发展也的得到了促进。1.4并网滤波器常规的滤波器有L和LC滤波器。而采用LCL滤波器代替L滤波器对入网电流进行滤波已成为变换器并网的趋势，相比于L滤波器，LCL滤波器具有体积小，成本低，整流器动态响应快等优点。本文通过Matlab/Simulink仿真和实验验证了其优良的性能2LCL滤波器设计2.1LCL滤波器的结构LCL滤波器是一个三阶的滤波系统，它是整流器侧电感，滤波电容，网测电感组成。因为开关管的频率有限，然而全额逆变器通过的功率较大，所以开关的频率不能设置的很大，否则可能会引发变频器的烧毁，但频率很低时则会诶滤波带来困难。结构图如2-1所示C为直流母线电容，Rg与Ri是线路与滤波电感中的的阻抗，一般设置为0。Lg与Rg是电网的滤波电感和电阻，Li与Ri是变频器侧的点感和电阻ea、eb、ec则是电网的三相电压。图2-1LCL滤波器的结构图下图则是LCL滤波器的传递函数，其中Rg与Ri的值为0，忽略不计。图2-2传递函数从中可得出如下关系式如下：网测电流与网测电压间的关系式如下：一些谐波会在变流器开关的开与断中产生。所以滤波器的性能也与其对谐波消除的能力有关，如果将角频率设定为，则通过上式可得出LCL型滤波器的谐波等效电感为：而相对于L型滤波器而言的谐波等效电感为：若L与相等，则由于电感量越大谐波消除的效果越好。LCL型相比于L型有更大的衰减利用Matlab画出的LCL与L的波特图可以看的出来，在低频时两种滤波器的滤波性能差别不大，而在高频时，LCL型滤波器的电感量比L型滤波器的电感量小，因此可以点少滤波器的成本，还可以减少系统的损耗。图2-3波特图在本文中的风力发电系统之中，发电功率很大，所以谐波含量很大，如果采用L型滤波器的话要想有很好的滤波效果，就要将电抗器的阻值调的很大，因策造价也会相应提高。相比于L型滤波器，LCL型滤波器由于不需要很大的电感量，所以在成本与体积上较L型滤波器而言均有很大的优势。在使用LCL滤波器后，对于并网电流控制有着不同的策略：网测电流反馈控制{3,24}和逆变器侧电力反馈控制以及多电流反馈控制等等，他们的差别是由于电阻，电感以及电容的影响，所以需要使用不同的电流进行控制。综上所述，本文则采用LCL滤波系统来进行分析与控制。2.2LCL滤波器的设计2.2.1LCL滤波器的设计原则不一样的电感与电容会系统的稳定有很大的影响，并网电流谐波也会受到LCL滤波器。之所以设计LCL滤波器是为了尽可能的削弱电流谐波对系统的影响。不但要考虑制造成本，设备体积，系统损耗等各种因素。因此LCL滤波器的设计原则大体为：LCL滤波中电容的大小受额定功率下功率因数的限制。电容上吸收的无功功率应小于额定功率的5%。电感上的电压降应该小于网侧额定电压的10%。这是因为较大的压降会使得直流母线需要更高的电压才能完成电能从变换器侧到电网侧的输送。这不但会使系统损耗与制造成本增加，还会增加对器件抗压能力的要求。当谐振频在倍系统额定频率与倍开关频率的范围时，能有效避免在低频段和高频段内出现的谐振问题。阻尼电阻的损耗要尽可能得小，从而提高系统的效率。而且阻尼电阻的数值需要有效地避免谐振的发生。不一样的参数组合会对系统的稳定性与效率产生很大的影响，所以本文通过以上的4条设计原则来设计LCL滤波器。2.2.2滤波电容的设计滤波电容的作用是为了消除高次谐波，从而减小谐波对电网的影响，滤波电容可以将谐波导入大地，防止其进入电网。由可以看得出来，当C越大时，越小，就使得高次谐波流通的更为顺利，不过过大的C会使电容吸收很多的无功功率，使得系统功率因数降低。所以在本文设计滤波电容时需要考虑这两方面的因素来选取参数。根据原则2可知滤波电容的大小，其中P为额定功率，f为额定频率，为电网侧的电压：因此C的大小应该小于=33.5然而本文将会提出弱C过小将会使得Lg与Li的值变大，所以C的值也不宜过小。所以本文暂时将C的大小设定为20.2.2.3Lg+Li数值的确定一般在对基波电流进行分析时，都会忽略电容支路的影响，因为当f较低时谐波很难通过电容（由可知）。所以一般会忽略电容的影响。图2-4等效电路由此可知，因此应该在奥正最大并网电流的情况下，确定滤波电感的数值。图2-5矢量图从上矢量图可以看出，在电压端点在A点时，时Ui最小，而当时Ui最大。在电压端点在B点时，则系统在单位功率因数逆变状态下工作。在电压端点在D点时，系统则在整流状态下工作。再次看来只要有足够的电压，就可以实现四项运行。这个电压的大小与直流母线电压有关，而母线的耐压值有限，所以输出电压也不会非常大，因此滤波电感就不会太大，其限制条件如下：因此可知L：对变换器而言，只有在交流测电压值为，变化器就可以在线性区工作。其中为变化器侧线电压的峰值，为直流母线电压。此时：Ui-p为变换器侧的峰值电压,Ug-p为电网侧额定峰值电压,为最大相峰值电流。因此：其中m可以为，因此可得出为了减少系统的成本，电感值不宜过大，而太小的电感也会使电流纹波变大，不但会使系统损失许多功率，还会降低滤波的效果。其大小由L决定，所以一般情况下L会有以下最小的值：综上所述，大于Lmin的前提下，L越小系统的稳定性越高，滤波效果越好。因为如果L小于Lmin，会增加谐波含量，而且会对系统的稳定性及损耗造成影响。因此L必须要在此范围内才会使其有最好运行状态。因此结论如下：2.2.4电感的设计谐振是在任何系统同中都要避免的一种现象，在加入LCL滤波器后会在提高高频衰减效果的同时必然生成了一个谐振点，这一谐振点会为系统带来危险因素，一旦发生谐振，就会对系统带来很多不稳定的因素。如果要避免此现象的发生，就要使开关频率与倍频远离谐振点，一般选取1/2的开关f作为谐振点的频率。而且还要保证低频不会衰减过大，f要10倍的基波频率，因此：从而推出：设定，则其传递函数为因此衰减率为：

衰减比d表明了此滤波器对谐波的衰减性能，d的值越小越能说明滤波器对谐波的滤波效果好。在本文中d取。Li为滤波电感，其公式如下：为最大纹波电流，本文取0.2倍的额定相电流。又因上文以设定，可求出Lg进而推导出，然后根据其数值判断是否有效的避免了谐振。2.2.5阻尼电阻设计因为谐振的存在会对系统造成损害，上文的设计是可以减少写真的发生，但无法彻底消除谐振，因此要串联阻尼电阻，是能量消除在阻尼电阻上，防止发生谐振，即无源阻尼法。无源阻尼法控制简单不需要对系统进行更改。因此本文使用无源阻尼法。图2-6在有无阻尼电阻时的比较从上图可以看得出来，在系统中加入阻尼电阻以后，减弱了系统高频段的衰弱效果，因此阻尼对安祖的选择最好不要太大，不然会影响滤波的效果。不过在加入阻尼电阻以后谐波的峰值得到有效的抑制，有效地消除了谐波的产生。一般选择的阻值为C的容抗的，因此：设，系统有功功率为100kW，并网额定电流为84A，网测线电压为690V，直流电压的给定值为1100V，开关频率3000Hz.根据之前的公式可得出3风力发电系统的并网控制3.1变换器的控制本文则采用双变流器系统，发电机定子电流的大小是由机侧变流器控制的，而网侧变流器则来控制直流母线的电压与并入电网的电流。其中网侧变流器是为了实现当电网故障时发电系统和变流器可以得到及时的保护，因为它可以控制并网电流的大小和相位，保证直流母线在恒定的电压下运行，并且还可以实心单位功率因数并网，其对风力发电系统的稳定有着重要的作用，是风力发电系统稳定运行的保障。而机侧变流器是为了实现最大功率追踪控制，因为它可以控制转速（通过控制负载转矩）。因为不同的储能环节，网侧变流器又可以有一下的分支。电流型变化器，它的中间储能环节为电感，单在本文的发电系统当中，一切的能量均要通过储能电感，因此储能电感的值需要很大，才能满足需求，即满足波纹电流的要求，如果这样的话，则会对制造与其运输带来很大的困难。不仅如此，电流型逆变器的交流侧还存在一些振荡问题，还有电流畸变带来的问题。相对而言电压型变流器来说，它是用电容来储存能量的，相比于电容，电感的制作相对来说更为困难，也更加难以控制。所以绝大部分的风力发电系统都是用电压型变换器。3.1.1PWM逆变器的数学模型PWM逆变器的储能元件是电容，它将从机侧变流器整流来的能量存储在其中。、、是电网的三相电压，通过6个控制开关来使其通断。对输出三相电压的大小及其相位的控制是由网侧变流器做到的。它最重要的作用就是控制并网电流，从而保证母线电压的稳定。图3-1PWM的结构图由上图可得出方程：如果、、代表着三相开关的状态，s=0则代表上桥臂开关断开，下桥臂导通。s=1时相反。由此可得：然而在三相三线制的系统中，若电网电压对称的话，则，，因此根据上式可得出：换成矩阵形式可得：3.1.2电网电压控制上文中的变量全都是时变交流量，若要控制这些交流量的话难度很大，精度也不高。但如果将交流量等效的变换为直流量的话就会得到比较好一些的控制效果。坐标的变换一般分为两种，等功率变换和等量变换。等量变换是指前一坐标系中的通用矢量等同于变换后的坐标系中的通用矢量。如果选用等功率变换的话变换前后的功率可以保持不变，单变换的矩阵必须是正交矩阵，等功率变化也可以叫做绝对变换。这两种变换的方法差别不大，本文则采用等两坐标变换。图3-2坐标变换图根据上述变换原理，可推出其变换的矩阵为：若将两个矩阵相乘可得：若系统为三相三线式的时候：式中为电压旋转角速度图3-3控制框图从上图可得知，每一条路的电流与电压，都要受到另一条路的影响，每条路之间都存在着交叉耦合的现象，因此不可以仅通过对电压的控制来直接控制电流。电网电压的相位幅值是可以通过检测检测出来的。对并网系统的控制其实就是控制电流的相位和幅值，而并网电流是由逆变器输出电压来控制的。为了直接控制电流，可以先检测出与的大小，以及，通过计算的出耦合量的大小，在根据一些特有的控制取消掉耦合量的影响：因此上式可简化为：因此，通过、、解耦，可以做到对、的控制，从而使系统的动态特性得到提升。通常情况下，对并网控制都是调整并网的有功与无功功率，这些都是通过控制电流与电压的相差角来实现的。因而可以选择电网电压的轴作为参考方向，以超前d轴的轴建立坐标系，从而的到方程如下：一般来说，在电网发生故障的时候，需要调整并网逆变器的无功输出与有功输出，并网逆变器一般工作与单位功率因数下。不同情况的运行要求下可以通过调整逆变器的输出电压与相位来实现逆变器的四象限工作，进而满足系统的要求。3.2发生故障时变流器的控制3.2.1电网发生故障后对风力机的影响电网是会发生故障的，然而风力发电系统与电网相连，也会受到电网故障的影响。电网的常见故障主要是电网电压发生跌落。在很短的时间内，电网的电压的最大值与正常范围的不一样，就叫做电网电压跌落。电网电压跌落，不同的组织对电网电压跌落的解释有着不同的标准。电网电压的跌落的时常是不确定的，有些时候会持续数周，在发生电网电压跌落的时候会伴随着一些诸如电压幅值的降低的现象有时还会出现电网电压相位的改变。对于风力发电系统来说，因为变流器与电网直接相连，所以电压跌落发生时受到的影响也是非常大的。风力发电机本身是有一定得故障运行能力的，也就是说在电网发生故障时如电压跌落，风力发电机仍然可以并网运行一些时间。风力机在故障发生后可以继续并网的时间长短是与电压跌落的程度有关的，具体数值可看下图。图3-4对低电压穿越的要求在电网电压跌落程度在10以内时，电网要求风力发电系统有继续并网运行的能力，且不与电网分离；当电网电压跌落在10到80之间时，系统需要风力机还需要根据电压跌落的程度继续对电网发送功率一些时间。当电网电压跌落的程度达到80%时，系统则需要风力级可以自主并网运行625；当电压跌落的程度在左右时，系统则需要风力发电机能保证2以上的自主并网运行时间。电网电压跌落会对风力发电系统有着许多潜在的危害，这会对系统的稳定运行带一些来很严重的影响，其中最为主要的问题就是功率的不平衡。当变流器的网侧电压没有出现异常的时候，从机侧输送来的能量通过网侧变流器流入电网，然后通过调节输入网侧的电流大小，可以确保直流母线电容上的电压在限定工作范围内工作。当系统发生电网电压跌落时，若依然要使通过开关然后输入进如电网的电流处在正常的工作范围之内，则由P=V可得，这时候风力机传输到电网的功率非常低，而剩下的能量会在母线上挤压，从而使母线的电急剧压升高；若想要保证母线的电压工作在安全范围内，则因为电压下降电流必然升高，因此流入电网的电流值一定会极大的增加。若出现上述的二种情况都会使变流器在高于额定电压或者高于额定电流的情况下工作，从而降低了变流器的寿命，甚至会导致设备的烧毁。所以为了保护系统设备，必须要对系统在电压跌落时的工作状态进行分析，并解决其问题。3.2.2.故障发生时的保护方法直驱型风力发电系统的网侧变流器和电网直接相连，所以其受到电网的的影响比其他风力发电机严重得多严重。电网造成的影响主要有一下三种，分别为相位的偏移，电压跌落，以及电网电压不平衡。其中对风力发电系统的稳定性威胁最大的就是电网电压的跌落和相位偏移引发的发电系统的功率不平衡。由于电网电压跌落的持续时间非常短，一般来说在1秒以内。然后风力发电系统的风机的转动惯量很大，在短时间内无法减少机侧对功率的输出。因为在电网发生电压跌落时，会降低对电网功率表的输送。根据下方公式可知，这会导致母线电容的功率提高从而导致母线的电压升高，从而影响了变流器的正常工作。因此一定要想办法将这些多余的功率消耗掉，防止这些功率对系统的稳定运行带来危害。一般来说有两种方法来解决这一现象，第一种是在直流母线电容上并联卸荷电阻然后让这些能量在这些电阻上消耗掉如下图所示：图3-5采用卸荷电阻而第二种方法则是通过一些储能设备将这部分功率储存起来，在电网正常运行以后，再将存储的能量重新传入电网，这些储能设备一般采用超级电容来存储这些能量。图3-6采用储能设备如果使用卸荷电阻的方案成本较低，方法简单，仅仅需要与母线电容并联的电阻的开关的闭合与断开即可，通过电阻不断地消耗功率，从而确保了变流器的工作电压和工作电流并不超过其最大值。但这种方法有一个致命的缺点那就是不节能，这种方法将这些功率白白被浪费在了卸荷电阻上，降低了系统的能量利用率，同时电阻在消耗功率的同时还会散发输大量的热能，这对发电系统的稳定运行带来了一些影响。然而带有储能环节的风力发电系统就可以完美的解决这一问题。当电网发生电压跌落时，多出来的功率会经过储能回路储存于巨型电容中，当电网故障被消除后，其还可以将之前存储到的能量反馈回电网。这种解决办法可以有效地解决能源的浪费问题，而且还可以提高能量的利用率，但其缺点就是它需要再增加一个储能环节。然而在大的风力发电系统中，发生电压跌落时多出来的功率很大，所以储能环节需要容量非常大、进而增加了制造成本；而且电网发生故障的频率也并不是很多、持续的时间也不是很长，所以储能环节并没有有效的利用、经济性不强。了解了这两种方法的优点与缺点之后，本文采用成本较低、运行相对稳定的卸荷电阻来保护网侧变流器。一般来说有两种卸荷电路，第一种是开关与电阻直接相连，如下图所示：图3-7第一种电路第二种是将开关管和卸荷电阻构成一个电路，通过这种方式可以有效地减少在开关导通和断开时电流对电路的伤害。结构图如下：图3-8第二种电路3.2.3卸荷电阻的控制及选取在电网发生故障的时候，输入电网功率会变少，这时因为有直流母线的电压外环的控制，其电压并不会马上受到影响，这将导致通过网侧变流器的电流增加。若电网的电压跌落的程度并不是很严重、持续的时间不是很长，或者网侧变流器的电流没有超过变流器最大限制工作电流，直流母线的电压值就不会改变，这样的话卸荷电阻开关不动作。{3,43}若电网的电压跌落发生的较为严重而且时间很长，通过网侧变流器的电流达到了变流器最大限制工作电流，这时候通控制变流器开关，控制了电流的继续上升并不会超过其限制值，然后鱼虾的功率则只能在母线的电容上累积，进而使母线电压持续升高。当母线电压持续升高并超过最大允许工作电压之后，控制器输出控制信号会控制卸荷电阻的通断，释放掉累积的能量，避免母线电压过高损坏变流器[5]。还有一种卸荷电阻的控制是通过控制功率来进而控制电阻的通断。先检测出电流和电压的大小计算得到机侧输入与网侧输出的功率大小，然后比对输入输出功率的大小，最后通过控制器来控制开关断开与导通。文献{3,43}中对上述的方法进行了仿真，分析了电网电压跌落时的电压和输出功率的波形，然后得出了对这三种方法的优缺点。如果使用电压滞环信号的控制方法会在电网电压跌落时使得母线电压在最大值附近发生震荡，对系统的稳定运行带来影响；而采用检测功率信控制方式则会造成电网发生故障的时候输入电网的功率变低，许多能量消耗在卸荷电阻上，使电阻的发热增多。这不但不利于系统的稳定工作，还是系统的经济性遍地。从多方面因素考虑，本文中电阻的控制采用PI控制器来实现。卸荷电阻的大小是由故障发生时系统工作电压与电流以及需要消耗的功率来决定的。设、分别是电网额定电压与额定并网电流。在电网的电压跌落产生的时候,电网电压将跌落到，而的电流上升到，因此其并网功率为：若保持不变，则可以得到如下方程：其中为发生电网电压跌落后，直流母线的电容上累积的功率。为了保持直流母线电压能够稳定，这些能量需要通过卸荷电阻消耗掉。设定直流母线的电压的最大限定为，则卸荷电阻的阻值为：设的值为1500V，，电流裕度为1.2现考虑电网严重故障情况下的电阻选取，即对电网电压跌落到20%时的运行情况进行分析。设，n=0.2，因此有：确定卸荷电阻的阻值后，通过控制连接在卸荷电阻上的开关管的通断来控制其工作，实现直流母线功率过载时对直流母线电容和开关器件的保护作用。3.3仿真为了确定以上方法是否可行，本文在在中搭建了直驱型风力发电系统的并网的模型。在电网正常运行的时后，并网控制方法还是使用单位功率因数并网控制，通过空间矢量控制法来实现。网侧逆变器不但可以控制输出电流的相位和频率从而与电网的连接，还能保证直流母线电压的稳定。本文的方案的并网控制是采用电压定向矢量控制的方法，也就是把同步旋转坐标系的d轴按照电网电压矢量定向，然后将逆变器的电压、电流信号转变为直流量，从而可以达到更好的控制效果。同时还引入了电流前馈进行解耦控制，从而可以实现、的单独控制。控制电路如下图所示。图3-9网侧逆变器的结构图直流母线电压控制器是由PI调节来控制的，它可以保证直流母线电压的稳定；内环的PI调节器可以用来控制输出电流的大小与相位。由于Matlab/Simulink软件无法提供恒功率模块，因此模拟电网电压跌落时输入逆变器功率不变而输出逆变器功率减小。因此为了实现电网电压跌落时输入逆变器的功率不变的运行情况的仿真，可以将风力发电机及机侧变流器模型作为恒功率源。如下图所示。给定风力机的风速不变，确保发电机输出的功率恒定，之后通过与网侧变流器的连接进而实现本文系统的并网仿真。图3-10机侧结构图把第二章中计算出的LCL滤波器的数值代入这个仿真模型中，就可以实现并网电压的重构与滤波。风力机及永磁同步发电机参数如下表所示。网侧变流器模型采用三相桥式全控电路，利用空间矢量控制方法实现对电能的逆变并网。正常运行时，从发电机侧变流器过来的功率经网侧变流器以单位功率因数并网。当电网发生电压跌落造成电网电压降低时，网侧逆变器的电流与直流母线电压将上升，通过控制开关管的导通与断开与卸荷电阻的动作来保证逆变器电流及直流母线电压不会超过其限定值，在恢复电网时改变电流的相位实现对电网的无功输入。风机参数PMSG参数空气密度极对数12对风轮半径15m定子磁链1.1Wb基本风速10m/s额定转速20rad/s桨距角0o额定功率100kW等效转动惯量定子电阻0.362最大风能捕获系数0.31定子电感6.5mH图3-11永磁同步发电机的参数电压跌落深度20%30%40%50%80无功电流/额定电流40%60%80%100%100%表4-1以下三组波形为网侧变流器并网工作下的波形，分别是电网电压跌落到额定电压70%、50%、20%时的波形图。在下图中，电网电压在0.1的时候发生深度为30的跌落，在第