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双馈感应发电机系统变速风力发电机组 作者：Rui Melício ，V.M.F. Mendes摘要： 本文介绍了一项研究，结果有关于一个能源系统的动态行为，该系统动力由转子通过AC-AC变流器连接到电网的双馈异步发电机提供。 研究人员提出了一种趋势，就是越来越多的风力涡轮机可以在世界各地被观察到。此外，因为需要保护我们的栖息地，现在存在一些意识，就是关于将清洁的环境要求放入考虑之中。 可再生能源不会有助于增强温室效应，特别是风力发电，正在成为整个系统的重要组成部分。因此，有关风能系统动态行为的研究，对于实现更好的认识是重要的。 关键词： 风能，风力发电机，双馈感应发电机，交流，交流转换器。 简介 风力发电在欧洲不断向前发展，跟随着的是2001/77/CE指令。国家和客户对提供所需要的能源感兴趣，将清洁环境的需求放入考虑之中。可再生能源不会增强温室效应，特别是风力发电，正在成为整体组合系统的重要组成部分。 风能转换系统，WECS，研究集中在自治系统和风力发电并网连接系统。 一个自治系统，直接向客户供应电力，该系统在输电线路交通不便的区域尤其具有吸引力，但自治系统风力发电需要其它能源的补充，因为风是一种不可预知的能量源。因此，它不能保证连续供电。然而，与电网联系着的系统具有这样的优势，就是能确保连续供电，因为当风能不足以满足需求时电网能满足需求。 变速风力发电机组与恒速风力发电机组之间的对比表明，可变速率减少机械压力：阵风可以被吸收，由塔背压??引起扭矩和功率脉动的动态补偿。这种背压导致显著的转矩脉动，其速度等于涡轮机转子转速乘以转子叶片数。在发电机转子通过一个AC- AC变换器连接到电网的风能转换系统中，使用电磁双馈感应发电机有以下优点： ● 只有通过转子注入的电能才需要转换器的处理，这意味着更低的变流成本; ● 改进后的系统效率和功率因数控制可以以更低的成本实现，转换器只提供激发能量。 因此，近年来利用先进的电力电子技术，配备了双馈感应变速风力发电机组系统的风能转换系统是一对风能的最有效的配置转换。 预计到2010年，葡萄牙将有3750兆瓦风力发电产生于政府的63/2003决议。（表一）显示了2004年12月葡萄牙、马德拉群岛及亚速尔群岛已装入和正在建设阶段的风能容量。 葡萄牙的水力发电平均一年约占其发电总量的20.25％。同时，在葡萄牙，风能约占其消耗的总能量的1.7％。这个总数数字仍然远没有达到按照指令2001/77/CE确定的既定目标，能源生产总量的39％。 表一：风电 2004年12月 风能转换系统 葡萄牙 马德拉 亚速尔群岛 总计 保守值(MW) 746．0 0.0 1.8 747.8 实际设立(MW) 505.5 9.6 5.3 520.4 葡萄牙的风能转换系统是并网系统，最近一年的统计显示，双馈异步发电机系统是最近安装和正在施工建设阶段的风能转换系统的首选。 本文介绍了有关研究结果为由双馈感应发电机提供能量的风能供电系统的动态行为，双馈感应发电机由于其优势，成为葡萄牙风能转换系统的首选配置。 我们选择的案例，如图1所示，所研究的风能转换系统，由一个拥有可变速双馈异步发电机的电网组成。 图一 双馈异步电机风能转换系统 该系统配有控制器，即：沥青控制器，速度控制器和电压控制器。 2、公式 涡轮模型是基于以下几方面：涡轮机的机械功率是： Pm=ρπD2V3Cp（β，λi） （1） 其中ρ为空气密度，D是风机叶片直径扫过的区域，V是风速度，Cp本是功率系数，我们认为他是这样定义的： Cp（β，λi）=0.73 这里 λi= 并且 （2） 为叶尖速比，β为转子叶片的俯仰角度，ωm是机械角速度。该功率系数函数（2），如图二所示参数化的俯仰角的功能。 图二 功率系数 在较低的风速，俯仰角设置为空值，因为，最大功率系数得到了这个角度。因此,最大功率系数通过以下非线性数学计算程序计算： s.t ≥0 这里给出=0.4412 因为 λopt=6.9 只有当风的价值速度比额定风速更大时俯仰角控制操作。 世界一半以上领先的风力涡轮机制造商使用双馈电磁感应发电机系统。这是由于这一事实，即电力电子转换器要处理的只有一小部分（20％- 30％）的总功率，即滑动的功率。这意味着，如果速度是在各地同步转速的±30％范围时，转换器有30％的涡轮机额定功率等级，减少了电力电子变换器中的损失，相比一个系统,其转换器有处理的总权力。此外，该转