基于双馈式风力发电机的研究与转子故障仿真

李和明 李 爽 李永刚 王成勇

华北电力大学电气与电子工程学院 河北 保定 071003

0 引言

随着经济的快速发展， 能源消耗的逐年增加，常规能源资源面临日益枯竭的窘迫，迫切需要一些清洁、无污染、可再生的新能源。在目前众多可再生能源与新能源技术开发中，风力发电占有突出的地位，具有重要的开发利用价值，因而受到世界各国的普遍重视。在过去的10 年中，全世界的风力发电产业以年均28%的速度快速增长， 成为发展最快的可再生能源［1-2］。

目前的并网型风力发电技术主要有双馈异步、永磁直驱、普通异步等三种技术。在这三种技术中，变速恒频双馈异步风力发电机(DFIG)以其调速范围宽、有功和无功功率可独立调节以及所需励磁变频器容量较小等优点，迅速取代传统的恒速恒频笼型异步发电机组， 成为国际主流风电机组产品，占据市场90%份额。

双馈型异步发电机在结构上类似绕线式异步电机，具有定、转子两套绕组；在控制中，DFIG 转子一般由接到电网上的变换器进行交流励磁。通过转子励磁控制，不但可实现变速恒频运行，而且还能实现输出有功、无功功率的解耦。

本文通过对双馈机原理及控制的分析， 利用MATLAB 软件，搭建了双馈式风力发电机组接入电网的模型，为分析其正常及故障特性提供了一个软件平台。

1 双馈式风力发电机的工作原理

图1 为双馈风力发电机组简单构造。其定子接入电网，转子由频率、幅值、相位可调的电源供给三相低频电流［1、4］。……