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1、第15卷第3期重庆电力高等专科学校学报2010年6月Vo.l15No.3JournalofChongqingElectricPowerCollegeJun.2010双馈风力发电机并网控制策略研究易楠(重庆市垫江县供电有限责任公司,重庆垫江408300)摘要研究限制风力发电机在并网时的瞬变电流,避免对电网造成过大的冲击。通过建立DFIG空载数学模型,应用定子磁链定向的DFIG空载并网控制策略,并对一台2MW的DFIG空载并网进行了仿真验证,仿真结果表明,调节DFIG的定子电压与电网电压在幅值、相位、频率上高度吻合。关键词DFIG;风力发电;双馈感应发电机
2、;空载并网控制;定子磁链定向中图分类号TM346文献标识码A文章编号10088032(2010)030031040引言1DFIG空载并网技术随着风电机组单机容量的增大,风力发电机并空载并网方式控制结构如图1所示,其思路为:网问题越来越受到人们的关注。过大的冲击不仅会并网前DFIG空载,定子电流为零,提取电网的电压引起电网电压大幅下降,而且还可能对发电机组机信息(包括频率,相位,幅值)作为依据供DFIG控制械部件造成损坏。并网技术己成为风力发电技术中系统实现励磁调节,使建立的DFIG定子空载电压[1-3][10]的一个不可忽视的环节。
3、与电网电压的频率、相位和幅值一致。交流励磁变速恒频发电机采用双馈感应发电机2DFIG空载数学模型(DFIG),现已成为主流应用的风力发电机型。采用交流励磁后,可根据电网电压和发电机转速来调节研究DFIG空载并网控制的原理,需要建立[10,11]励磁电流,进而调节发电机输出电压来满足并网条DFIG的空载数学模型。[4-7]件,因而可在变速条件下实现并网。空载并网定子采用发电机惯例,转子采用电动机惯例时,方式原理清晰,实现简单,是较为理想的并网实现方dq坐标系中DFIG电压方程式为[8,9]案。其基本思路为:并网前DFIG空载,定子电usd=-Rsisd-psd+s
4、q1(1)流为零,提取电网的电压信息(包括频率、相位、幅usq=-Rsisq-psq-sd1值)作为依据供DFIG控制系统实现励磁调节,使建urd=Rrird+prd-rqs(2)立的DFIG定子空载电压与电网电压的频率、相位urq=Rrirq+prq+rds和幅值一致,藉此实现无冲击并网。磁链方程式为本文以建立双馈风力发电机空载数学模型为基sd=Lsisd-Lmird(3)础,推导出基于定子磁链定向的DFIG空载并网控sq=Lsisq-Lmirq制策略。并通过Matlab/Simulink仿真验证了空载rd=Lrird-Lmisd并网控制策
5、略的有效性。(4)rq=Lrirq-Lmisq运动方程和电磁转矩方程为TL-Te=(J/pn)(dr/dt)r=dr/dt(5)Te=pnLm(isdirq-isqird)将式(3)、式(4)代入式(1)、式(2)可得:图1DFIG空载并网控制系统结构图收稿日期:20100315作者简介:易楠(1971-),工程师,研究方向:电气工程。32重庆电力高等专科学校学报第15卷usd=(-Rs-Lsp)isd+1Lsisqurd=Rr+pLrird(16)+Lmpird-1Lmirqurq=sLrird(6)usq=-
6、1Lsisd-(Rs+Lsp)isq根据式(13)~式(16)可得双馈风力发电机空+1Lmird+Lmpirq载并网控制策略,其原理如图2所示。urd=-Lmpisd+sLmisq+(Rr+Lrp)ird-sLrirq(7)urq=-sLmisd-Lmpisq+sLrird+(Rr+Lrp)irq空载时,isd=isq=0,式(6)、式(7)可简化为usd=Lmpird-1Lmirq(8)usq=1Lmird+Lmpirqurd=Rr+Lrpird-sLrirq(9)urq=sLrird+Rr+Lrpirq运动方程和电磁转矩方程简化为图2
7、DFIG空载并网控制框图TL-Te=J/pndr/dt变速恒频风力发电机空载并网控制的实质是根r=dr/dt(10)据,电网的信息来调节发电机的励磁,使发电机输出Te=0的电压符合并网的要求。因此,需建立一个基于电式(8)~式(10)即为DFIG空载时的数学模型。网信息的发电机磁链观测器,使之能根据电网信息计算出转自励磁调节所需的中间控制量:发电机定3基于定子磁链定向的DFIG空载并[10]子磁链的幅值s和相角s。网控制策略根据DFIG空载时的数学模型,可以推导基于磁场定向的DFIG空载并网控制策略。按定子磁场定向方式,将d轴与定子磁链
