双馈风力发电系统双pwm变换器控制技术

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1、第45卷第11期电力电子技术Vo1．45．No．1l2011年11月PowerElectronicsNovember2011双馈风力发电系统双PWM变换器控制技术张惠娟，杜强，孙守文，李贺宝(1．河北工业大学，电磁场与电器可靠性省部共建国家重点实验室培育基地，天津300130；2．山东理工大学，电气与电子工程学院，山东淄博255049)摘要：结合双馈感应发电机(DFIG)的数学模型，分别根据网侧变换器和转子侧变换器的控制目标对其单独进行SVPWM双闭环控制。提出控制系统中二阶PI调节器的参数优化设计方法

2、，从而加快控制系统的响应速度．实现最大风能追踪，使DFIG能够在次同步、同步和超同步状态下进行快速、平稳过渡。最后根据优化设计后的参数对整个系统进行仿真研究，证明了该控制系统的快速性和可靠性。关键词：风力发电：变换器；双馈感应发电机中图分类号：TM614文献标识码：A文章编号：1000一lOOX(2Ol1)11—0047-04DualPWMConverterTechnologyforDoubly·fedWindPowerGenerationZHANGHui-juan，DUQiang，SUNShou—we

3、n，LIHe—bao(1．HebeiUnwenityofTechnology，Tianjin300130，China)Abstract：Basedonthemathematicalmodelofthedoubly—fedinductiongenerator(DFIG)respectively，thispaperadoptstheSVPWMdoubleclosedloopcontrolstrategyaccordingtothegridsideconverterandmachinesideconverte

4、rcon．tmltarget．ThesecondorderPIregulatorparameteroptimizationdesignmethodisproposedtospeeduptheresponsespeedofthecontrolsystem．ThenovelPIregulatorcanhelptorealizethem~imumwindpowertracking，andmaketheDFIGtransitsamongthestateofthesub-synchronization，synch

5、ronizationandsuper-synchronizationrapidlyandsmoothly．Finallythequicknessandreliabilityofthecontrolsystemareprovedbysimulation．Keywords：windpowergeneration；converter；doubly-fedinductiongenerator1引言网侧变换器转予侧变换器DFIG是变速恒频异步发电机的一种。电机的转子侧经过变换器接入电网，根据风速大小控制变换器的输

6、出调节励磁电流．确保定子侧输出的网一J_l藤Jj电压频率和幅值为定值。所以变换器的控制性能图1双PWM变换器主电路结构图对整个双馈风力发电系统而言是至关重要的。而3网侧变换器矢量控制及调节器设计控制系统中PI调节器的作用尤为重要。在此针对DFIG存在的问题，结合空间矢量控制策略，提出网侧变换器的控制目标为：①保证谐波含量变频控制系统中二阶PI调节器参数优化设计方少，输入特性优良，同时还要保证无功功率可调，法，该PI调节器能使DFIG快速跟随风速变化，追功率因数满足要求；②保证直流母线电压的稳定踪最佳叶尖

7、速比，达到最大风能追踪的目的。和扰动能够快速衰减的能力【2]。3．1网侧变换器的矢量控制模型2双PWM变换器的基本结构网侧变换器的数学模型[3]为：图1为双PWM电压源型变换器主电路[1]。分fLpia=ud-vz-Riz+Lwiq，Lpiq=g-R别对网侧和转子侧单独进行控制分析．在实现单1LCpU~=u一侧最优控制的基础上对整个系统进行协调控制研dc究，达到双侧PWM变换器变速异步恒频的控制。式中：，‰分别为整流器交流侧的d，q轴电压分量；i，iq分别为整流器交流侧的d，q轴电流分量。定稿日期：20

8、11一O6—21由于网侧变换器采取电网电压矢量定向技作者简介：张惠娟(1963一)，女，天津人，博士，教授，研究术，所以ue=U(U为电网电压矢量的幅值)，uq=O，方向为电力系统电能质量分析与预测、电磁兼容等。由于上式中各状态变量恒定，导数为零，故有：47第45卷第11期电力电子技术Vo1．45，No．112011年11月PowerElectronicsNovember2011fva=U-Ri~-Lwiq，Vq=-Rig+Ltoid，，、