基于PSCAD双馈风力发电机励磁控制研究_闫胜男.pdf

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1、科技信息○电力与能源○SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2012年第31期基于PSCAD双馈风力发电机励磁控制研究闫胜男（呼和浩特供电局内蒙古呼和浩特010050）【摘要】在能源短缺和环境污染日益严重的今天，作为可再生绿色能源的风能的开发利用具有十分重要的意义。本文以交流励磁变速恒频风力发电系统的运行与控制为主题，进行了从理论到仿真的全面、深入的研究。对DFIG(双馈型感应发电机)的并网运行理论、最大风能追踪机理、DFIG有功无功功率解耦控制、双PWM型变换器特性等方面进行了细致的研究，获得了一

2、些重要结论和具有创新意义的成果。【关键词】双馈感应发电机；变速恒频；并网运行TheInvestigationofACExcitedControlforDFIGonPSCADYANSheng－nan（HohhotPowerSupplyBureau,HohhotInnerMongolia,010050,China）【Abstract】Itisofgreatsignificancetodevelopandutilizewindpower,whichisnotonlyrenewablebutalsowithoutpolluti

3、onwhenenergysourcescarcityandenvironmentpollutionaregettingmoreandmoreserious.WiththeoperationandcontrolofanACexcitedVSCFwindpowergenerationsystemastheresearchsubject,thisdissertationmadecompletestudybysimulation.Themainresearchcontentsinclude:theoperationtheory

4、ofdoubly-fedinductiongenerator(DFIG),themaximwindpowercaptureoperationprinciple,decoupledcontrolofDFIGactiveandreactiveoutputpower,gird-connectioncontrolandthestudyofdualPWMconverter.【Keywords】DFIG；VSCF;Operationwithgrid0引言双PWM变换器交流励磁的双馈风力发电系统见图1。根据电机学知识有:风力发电以其

5、无污染和可再生性，日益受到世界各国的广泛重npr视，近年来得到迅速发展。在风力发电发展初期，风电机组一般都采用＋f2＝f1（1）60鼠笼式感应电机作为发电机，因其转速变化范围很小，所以被称为固式（1）中f和f分别为双馈异步发电机(DFIG)的定、转子电流频12定转速机组。20世纪80年代初，丹麦等国开始研制变速风电机组。经率，n为DFIG转子转速；p为DFIG的极对数。由式(1)可知，当发电机过几十年的快速发展，变速风电机组的研究、制造与应用等都取得了r转速n变化时，可通过调节转子励磁电流频率f保持定子输出电能频很大的

6、进展，并逐步取代固定转速机组，成为了全球风电市场中的主r2流机型。率f1恒定，这是变速恒频运行的原理。目前并网运行的风电机组可分为恒速恒频风电机组及变速恒频1.2电机数学模型风电机组两种，由于变速恒频风电机组具有较高的风能利用效率，较定子采用发电机惯例,转子采用电动机惯例,双馈异步电机在同步恒速恒频风电机组而言具有一定的优势。其中双馈感应风电机组由于坐标系下的数学模型为:所需变流器的容量较小，成为目前最广泛采用的风力发电技术。!dΨ#sd#U＝－Ri+－ωΨsdssd1sq双馈型异步发电机，是绕线式异步发电机的一种，其

7、定子绕组直#dt"（2）接接入工频电网，转子绕组接线端由三只滑环引出，因此可以对转子#dΨ#U＝－Ri+sq＋ωΨ##sqssq1sd进行交流励磁。其中双馈风力发电机的运行主要是通过励磁变频器对$dt!dΨ发电机转子实施功率控制来实现的，因而励磁电源的选择对风力发电#rd#U＝－Ri+－ωΨrdrrd1rq机的运行性能至关重要。目前有关双馈风力发电机交流励磁电源类型#dt"（3）#dΨ主要有：两电平电压型双PWM变换器，交—直—交型电流源和电压#rq##Urq＝－Rrirq+＋ω1Ψrd源并联变换器，交—交变换器，矩阵

8、式变换器，多电平PWM变换器和$dt普通钳位谐振变换器。从变频电源成本、控制系统复杂程度、电压传输%Ψsd＝－Lsisd＋Lmird（4）比、动态响应速度及对电网适应故障的能力几方面来看，两电平电压Ψ＝－Li＋Lisqssqmrq型双PWM变换器结构与控制简单、成熟、可靠、成本低、控制性能好，Ψ＝Li－Li%rdrrdmsd所以选