基于DFIG的变速恒频风力发电机组控制策略

《基于DFIG的变速恒频风力发电机组控制策略》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com维普资讯http://www.cqvip.com2电力科学与工程2008证为定子端电压是常量，只有定子电流是受控量。因2转子侧变换器的矢量控制此，在并网条件下对发电机输出功率的控制，就可以认为是对定子电流的控制。定子和转子侧都取电动机惯例时，双馈发电机由于定子绕组直接连在电网上，且定子电阻的在同步旋转d-q坐标系下的数学模型为H影响很小，则可以认为等效的定子磁化电流为常IUasR。一∞1。数，即I。=。。。+∞芒Lm≈赢(9)IUar=R，一∞2，(2)由式(3)IUqr=足‘，+∞2{i。=‘。+‘㈤{知¨u{i，

2、=拦+。㈤再将式(10)代入式(2)转子电压方程可得式中n)为发电机电源频率对应的角速度；∞：为交流jI足+一∞：r‘r⋯Uqr=R，iq，+aL,pi~+∞：(+(。／L。))⋯励磁电源频率对应的角速度；下标S，r分别表示定、转子；u为电压；i为电流；R为电阻；为电式中o=1一(三上。)为漏磁系数。由式(11)即可看感；L为互感；为磁链：P为微分算子。出转子电压的控制量U，U，转子电流d，q轴分量为了实现发电机输出电压的频率控制及输出有之间的交叉耦合项对系统的性能影响并不大，可以功、无功功率的独立调节，以及完全实现d，q轴通过一定的控制器消除该耦合项的影响，这在

3、基于变量之间的解耦，本系统采用定子磁场定向矢量控DSP的数字控制器中很容易实现。制方法。将参考坐标系放在以同步速度旋转的磁场图2为双馈发电机转子侧变速器速度控制模式下控制系统框图。双馈电机并网运行时，电网电压上，并使d轴和定子综合磁链的方向重合，则有=保持恒定，矢量控制采用定子磁场定向控制，双通，=0。在忽略定子绕组电阻的情况下，电机的定子磁链与定子电压的矢量之间的相位相差为道分别控制双馈发电机转子电流转矩分量和励磁分90。，则式(1)变换为量，实现定子端口有功功率和无功功率的解耦控制。转矩电流分量采用速度外环、电流内环的双闭{(5)环控制方式，励磁电流分量采用定

4、子无功功率外IUqs∞1环、电流内环的双闭环控制方式。由于DF，IG输出的定子电压为三相平衡正弦电压，其幅值为常数，变换到d-q坐标系上，则有㈤根据式(5)、式(6)有=0，~v．=U．／oJ。可知在∞恒定的条件下，保持电压为恒值可实现定子磁场定向。DFIG定子侧的有功功率P~I：I无功功率Q为jl尸Q=Uq‘s(7)=Uq。一‘。将式(6)代入式(7)，变换得{【Q=uq。=芝㈣由上式可知，当发电机并入无穷大电网后，可以认图2转子侧变换器矢量控制框图维普资讯http://www.cqvip.com第4期白廷玉，等基于DFIG的变速恒频风力发电机组控制策略3定子侧

5、变换器的矢量控制4并网运行系统仿真及分析在两相同步旋转g坐标系下定子侧PWM变基于Matlab／Simulink软件建立了变速恒频双换器器的数学模型为馈风力发电机组的仿真模型，仿真参数设置为：电机参数R，：0．01021，R=0．0108，L=0．102，L，．-0．11，{I=筹i+R砒iq+～meLzi+￡-3．362，p=2；变频器部分的变压器阻抗L=0．01，P。=2000kW,。=690V，=。寻(+)=vd。fdc(13)．50Hz；假定无穷大电网的电压0。并保持不变。式中p为微分算子；U，Uq为电网电动势矢量的g假定定子和转子侧都运行在单位功率因数状

6、分量；，为三相VSR交流侧电压矢量的g分态；直流母线电压指令值设置为1200V；转子速量；，为三相VSR交流侧电流矢量的g分量；度指令值初始设置为0．6，在2S突变为0．8；风力为直流母线电压；∞为同步角速度。机模型用阶跃响应代替。将同步旋转坐标系下的d轴定于电网电压空间图4显示：当转子速度发生突变时，定子三相矢量方向上，有约束条件电压保持恒定；定子三相电流幅值增大，相序发生变化，随着转子速度接近指令值，电流幅值逐渐减小至零，相序发生变化，当转速达到指令值后，电若采用恒功率坐标变换，定子侧变换器输入有功功流趋于稳定；直流母线电压有一点振荡，然后稳定。率和无功功率分

7、别为图5显示：当转子速度突变时，转子电流，q{lP：(＼15-，)，分量能跟随指令变化，实现定子有功和无功的解耦。IQu3,一d由式(15)可知，当电网电压恒定时，控制d轴电E歪至至至至萎流即可控制网侧输入的有功功率，控g轴电流即可控制网侧输入的无功功率。重新整理式(11)可得一I=一(￡p篡f+尺；)一09￡、⋯风力发电系统中，一般要求定子侧变换器运行一匦匦堕在单位功率因数状态，此时g轴电流应为0。由此，在同步旋转坐标系中定子侧变换器可以采用PI调。F二互j二习1l5OL———i_———上———』———j————L———L———L__j节进行电流控制，即通过控制

8、d轴电流控