双馈风电机组无功功率调节性能研究

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1、双馈风电机组无功功率调节性能研究12赵广宇,李宝金（国电联合动力技术有限公司风电技术研究所北京海淀区100039)摘要：本文通过风场无功调节能力的研究，对风场机组并网电压无功调节进行闭环控制，得到试验结果。并对风场实际运行调节的结果做出了分析，论证了双馈型风电机组自身的调节能力。在此基础上便于后期开展的整个风场无功功率调节并网点电压和调节风场功率因数能力的研究。关键字：双馈机组，无功调节，SVG、并网电压。中图分类号：M315TM614REGULATIONANDCONTROLTESTANALYSISOFDOUBLY-FEDWINDTURBINEZhaoGuan

2、gyu,LiBaojin,PanLei（GuoDianUnitedPowerTechnologyCo.,Ltd,WindPowerTechnologyResearchInstitute,HaidianDistrict,Beijing,100039,China）Abstract：Thisarticlethroughthewindfieldreactiveadjustabilityofresearch,towindfieldunitsgridvoltage-reactiveclosed-loopregulatingclosed-loopcontrol,gettes

3、tresults.Andthewindfieldistheresultoftheactualoperationadjustmentmadeanalysis,demonstratesthewindgeneratordoubly-fedtypeadjustmentability.Onthebasisofconvenienceforlaterinthewindfieldreactivepowerandvoltageandwindfieldregulationnetworkpowerfactorofability.Keyword:Doubly-fedturbines,

4、Thereactivepoweradjustment,SVG,Gridvoltage.0引言最新颁布的风电机组并网技术规范中明确指出，风电机组应首先提供风场的无功需求，充分发挥风机自身的无功调节能力，不仅能实现对风场并网点电压稳定性控制、保证风场功率因数的恒定，而且能降低集中式无功补偿装置的容量，甚至可以替代SVG等集中无功补偿设备[1]。风电场公共连接点的电压控制是大规模风电场接入电网安全运行的关键问题之一，而电力系统的电压运行水平取决于无功功率的平衡[2]。因此，在风电场运行过程中，利用双馈风力发电机组有功、无功解耦控制的特性，充分发挥双馈机组的无功功率调

5、节能力，从而实现对风电场并网点的电压稳定性控制[3]。1双馈风电机组有功、无功解耦的实现双馈风力发电机主要由定子和转子两大部分组成，定子辅助结构有：外围有定子绕组的冷却散热系统、温度采集系统等；转子由三相绕组碳刷滑环、转子三相绕组等部分。变流器是转子励磁、转矩加载的控制单元，变流器分为网侧变流器（ISU）和机侧变流器（INU）。网侧变流器（ISU）首先将电网吸收的交流电调制成直流电，建立直流母线电压，机侧变流器（INU）将直流母线上的直流电解调成频率、幅值、相位可控的交流电，按照主控控制策略该频率、幅值、相位可控的交流电被加载到发电机转子[4]。加载转子电流是

6、有功、无功解耦实现的关键。下图1为双馈发电机在定子磁链定向下的功率解耦控制框图，定子电流三相矢量可以分解转换到d、q坐标系下，定子磁链矢量方向为d-q坐标系d轴。双馈发电机定子输出有功功率P、无功s功率Q分别与定子电流在q、d轴上的分量i、i成正比[5]。利用转子电流与定子电流的关系，ssqsd可得到发电机定子有功功率P、无功功率Q同转子电流i、i的关系。利用转子变流器调节转子ssrqrd电流i、i就可分别独立地调节P、Q，实现发电机的功率解耦控制。因此，通过控制转子电流rqrdss的无功分量即可使发电机输出无功功率。电网urdQiiussdrdr

7、durPILLsm/PIdq双向四象限iu变流器irdur*isqrqrqPsPILL/PIsmuirqrqiraidqrbircabc转子电流无功分量r码1/L盘DFIGm1定子磁链s坐标变换观测器uuusasddqsusbPsuuscsquPsabcQQs计i算sdiisadqsiisqsbisiabcsc电网图1双馈发电机功率解耦控制框图2风电机组并网电压的无功功率调节能力分析当前风机处于发电状态模式，则控制系统通过PI智能控制使发电机调节无功功率。控制策略见下图2。在风电机组的接入线路采集实时

8、状态量（有功功率、无功功率和控制节点的