基于ts模糊控制双馈风力发电机低电压穿越技术研究

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1、第39卷第12期电力系统保护与控制V_0l-39No．122011年6月16日PowerSystemProtectionandControlJun．16，2011基于TS模糊控制的双馈风力发电机低电压穿越技术研究王兴贵，夏岩，马呈霞，郑伟(1．兰州理工大学，甘肃兰州730050；2．甘肃电力科学研究院，甘肃兰州730050)摘要：建立了变速恒频双馈感应风力发电机数学模型。为提高双馈感应发电机(DoubleFedInductionGeneator，DFIG)机组的低电压穿越(LVRT)能力，设计了TakagiSugeno(TS)模糊PI控制器。以某风电场

2、为对象建立了DFIG多机互联仿真模型。仿真结果表明，相比传统PI控制器，Ts模糊PI控制器可以有效抑制电网故障时DFIG有功功率和变流器直流母线电压震荡，从而提高系统的低电压穿越能力。关键词：风力发电；双馈感应发电机；低电压穿越；TS模糊控制器；仿真ResearchonLVIf0rwindturbinewithDFIGbasedonTS-fuzzycontrollerWANGXing．gui，XIAYan，MACheng．xia2，ZHENGWif1．LanzhouUniversityofTechnology，Lanzhou730050，China；2

3、．GansuElectricPowerResearchInstitute，Lanzhou730050，China)Abstract：ModleofvariablespeedconstantfrequencydoublefedwindpowersystemiSestablished．TheapplicationofTakagiSugeno(TS)fuzzycontrollersforimprovingITRcapacityofDFIGisproposed．Themuiti．machineDFIGsimulationmodelofapracticalwin

4、dfarmisbuilt．ThesimulationresultsshowtheefectivenessoftheTSfuzzycontrollerbyrestrainingoscillationsoftheactivepoweroutputandDCbuscapacitorvoltageinconditionoflargeexternalvoltagedip．TheproposedTS—fuzzycontrollerCanireprovethelOWvoltageridethroughcapabilityofpowersystemcomparedwi

5、thⅡ1econventiona1PIcontroller．Keywords：windpower；DFIG：LVTR：TSfuzzycontroller；simulation中图分类号：TM315文献标识码：A文章编号：1674—3415(2011)12．0007．040引言1DFlG风力发电系统模型近几年风力发电成为备受关注的新能源技术，1．1DFIG数学模型其发展速度越来越快。双馈感应电机由于可变速运DFIG风力发电系统原理图如图1所示。行、变流器容量较少等优点，已成为应用最广泛的DFIG模型常见的有8阶、5阶和3阶模型【5J，风力发电机之一【lJ

6、。因为本文研究重点是机组的电气特征，传动部分可但是双馈感应风力发电机定子直接和电网相以采用单一质量块来表示，而且本文研究重点是TS连，而且由于变流器容量较小，使得其对电网故障模糊控制对定子磁通暂态的影响，所以本文采用5很敏感【2。】。电网发生故障时，DFIG机端电压降低，阶数学模型。无法正常向电网输送电能，此时风力机吸收的风能有一部分被风力发电系统消化吸收。这些因素会造成电机定、转子电流和变流器直流母线电压快速升高，电机转速和电磁转矩震荡等问题，严重时会损坏设备。本文首先讨论DFIG风力发电系统的模型和控制策略，简单介绍TS模糊控制，然后设计TS模糊图

7、1DFIG发电系统原理图PI控制器，最后用仿真验证了这种控制器的有效Fig．1IllustrationofDFIGpowersystem一l生。电力系统保护与控制定子侧电压、电流正方向取发电机惯例，转子侧电压、电流正方，向取电动机惯例，在d-q坐标下，¨、双馈感应发电机的5阶数学模型为：=IIII：pp侧器一卜一卜q．．以，，出出=(、一to)(2)足．．足尼．辟．式中：图3转子侧变流器控制原理J=一Ls。id+LfdrFig．3ThecontroldiagramofrotorsideconverterjI。=一Ls。iq。+Lmiq2TS模糊控制器设

8、计=一Lmid。+Lrrfdr⋯l=一Lmiq。+Lrrl‘qr图2、图3所示的PI控制器目前