基于定子磁链定向双馈风力发电解耦控制研究

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1、ELECTRICDRIVE2014Vo1．44No．12电气传动2014年第44卷第12期基于定子磁链定向的双馈风力发电解耦控制研究高扬，于会群，张浩，彭道刚(上海电力学院自动化工程学院上海市电站自动化技术重点实验室，上海200090)摘要：首先介绍了变速恒频双馈风力发电系统的特点，构建了实际风速的数学模型，研究了基于定子磁链定向的变速恒频双馈风力发电机转子侧变换器的控制，最后仿真实现了双馈电机有功功率和无功功率的独立解耦控制，并在发电机定子侧输出单位功率因数的情况下，调节直流母线电压快速达到了给定参考值，维持了直流母线电压的稳定。关键词：双

2、馈感应风力发电系统；风速数学模型；定子磁链定向；有功无功解耦中图分类号：TM614文献标识码：AResearchontheDecouplingControlofDoubly·fedWindPowerGeneratorsBasedonStatorFlux0rientionGAOYang，YUHui—qun，ZHANGHao，PENGDao—gang(CollegeofAutomationEngineering，ShanghaiKeyLaboratoryofPowerStationTechnology，ShanghaiUnweni~ofElect

3、ricPower，Shanghai200090，China)Abstract：FirstlyintroducedthefeaturesofVSCF(variablespeedconstantfrequency)doublyfedwindpowergenerationsystem．Thentherotorsideconve~ercontrolbasedonthestatorfluxorientationwasstudied，achievedactiveandreactivepowerdecouplinginthesimulation．Final

4、ly，theoutputpowerfactorofthegeneratorstatorwassetasone，andtheDCbusvoltagewasquicklyregulatedtothegivenreferencevalue，maintainingthestabilityoftheDCbusvoltage．Keywords：doublyfedinductionwindpowersystem；windspeedmodel；statorfluxorientation；activeandreactivepowerdecoupling发电机的

5、电能质量也会产生影响。正常运行时，1引言不能改变电压，不利于电压恢复或者电力系统的过去世界各地使用的风机，大多采用定速恒稳定。。。。频风力发电机。定速恒频风力发电机通常采用目前广泛采用的变速恒频风力发电机，可以常见的感应发电机，风速改变时，发电机的转速通过改变桨距角来调节风机的转速，进而调节发基本不变，运行在超同步情况下，转子的转差率S电机转子转速。变速恒频风力发电机主要通过是负的，具有结构简单，维护方便等优点。但是，绕线式转子上的电力电子器件，调节输出到电网由于其转速恒定，不能跟踪最大风能，发电效率上的有功功率和无功功率，根据风速变化，快速

6、较低。风速改变时，发电机的功率波动也较跟踪最大风能，提高发电效率。当电网电压闪变大。当风速大于额定风速时，将会给风机的传或者电网频率改变时，通过基于定子磁链定向的动部分等造成很大的机械应力，可能损坏风矢量控制技术对发电机定子输出的有功和无功机。电网电压发生闪变或者无功功率波动时，对功率进行解耦控制，调节电能质量。基金项目：国家自然科学基金重点项目(61034004)；上海市教育委员会科研创新项目(12YZ142)作者简介：高扬(1990一)，男，硕士研究生，Email：jjgyxky@126．tom17电气传动2014年第44卷第12期高扬，

7、等：基于定子磁链定向的双馈风力发电解耦控制研究上。由于双馈电机定子侧电流频率始终在50Hz2基于定子磁链定向的矢量控制左右，定子电阻的压降远比电机的反电势小，故变速双馈风机风力发电系统的基本结构如可以忽略电机定子绕组的电阻，那么，定子电压图1所示。风力机机轴通过增速齿轮箱连接到绕方程就可以化简为线式感应电机的转子上。电机定子直接连接到U幽=0电网上，而转子通过交一直一交变频器连接到电网U目=∞1=Us上。这些电力电子器件仅从电网上吸收约25％～一誓一30％的功率来实现对发电机的变速恒频控制。LZdiqmr每西+等lI∞==lI庐卉+(3)++

8、+L￡mmm转矩方程为．．nie=，sf口r(、4)，图1双馈电机厉l力发电系统结构定子侧有功功率和无功功率分别为Fig．1Double—fedinductiong