基于直接转矩控制双馈风力发电系统

《基于直接转矩控制双馈风力发电系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、学兔兔www.xuetutu.com第2期(总第153期)机械工程与自动化No．22009年4月MECHANICALENGINEER1NG&AUTOMATIONApr．文章编号：1672—6413(2009)02—0127—03基于直接转矩控制的双馈风力发电系统张叶明，赵克友(青岛大学自动化X-程学院，山东青岛266071)摘要：在分析双馈电机(DFIG)数学模型和直接转矩控制(DTC)基本思想的基础上，提出了分段控制策略；采用MATLAB／simulink对双馈风力发电机组从低风速到高风速的整体运行作了仿真研究。仿真结果表明分段控制策略是可行的。关键词：双馈电机

2、；MATLAB~直接转矩控制；仿真平台中图分类号：TM315：TM614文献标识码：A0引言／—+m⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．f≯、随着风力发电技术的不断发展，双馈感应发电机l一Li+L，i(DFIG)已成为当前大容量风力发电机组中主要的能量其中：R、尺，为定、转子电阻；户为微分算子；L⋯L转换设备，其传统控制方法是在定子同步坐标系下的基L分别为定、转子自感和定转子间的互感。于转子电流的矢量控制，又称磁场定向控制(FOC)。电机的电磁转矩丁为：FOC要用到大量的坐标变换，还须仔细地调整控制器参数，才可确保系统稳定和有良好响应特性。上世纪8O丁一号箍lIllsin0。⋯⋯⋯

3、⋯⋯⋯(3)年代出现的直接转矩控制(DTC)策略，只需对感应电其中：为漏磁因子，一(LL，一)／(L，)；”为极机的磁链和转矩做滞环比较，即可通过适当选择逆变器对数；lI及l1分别为定、转子磁链幅值；0为定、功率器件的开关状态达到对电机转矩的直接控制。与转子磁链相对于定子坐标系a轴的夹角。FOC相比．DTC省去大量坐标变换，且不明显依赖转由式(1)、式(2)容易求得定、转子磁链(z—模子参数，故对转子参数的变化具有鲁棒性，这种控制策型)：略一经问世便引起人们的极大关注。rl一l(“一Ri)dfr1直接转矩控制原理双馈感应电机直接转矩控制理论是指电机定子功l一r，I

4、(“，一R～i)dt、J率绕组直接与电网相连，对转子绕组进行控制。在控当电机定子(功率)侧直接与稳定电网相连时，由于制方法上采用转子磁链幅值给定值及转矩的指令值分“幅值和频率是不变的，导致ll基本恒定(忽略R的别和它们的观测值做滞环比较。然后通过开关表选择影响)。由式(3)可知，通过改变转子磁链在定子磁链垂转子侧逆变器功率器件的开关状态来实现对电机转矩的直接控制。直方向上的投影，即I，Isin0，便可达到控制转矩之目的。具体说，改变转子磁链幅值大小和定、转子磁链间在定子静止的两相(a)坐标系下，以、、i来记电机定子磁链、电压和电流向量；在转子静止的的夹角，这可通过

5、选择不同的转子电压矢量来完成。两相(a)坐标系下，以，、、，．来记转子磁链、电2风力发电系统运行策略及仿真2．1整体策略压和电流向量。根据电机理论，定转子电压回路方程和定转子磁链方程又可分别表示为：本文仿真中根据风速将系统的运行分为4个区间：p⋯⋯⋯⋯⋯⋯。(1)一R，，+，。⋯(1)最小转速运行：当风速为4m／s≤≤6m／s，时，启动风力发电系统。但此时风速较小并不进行最收稿日期：2008一l0—21；修回日期：2008一l2—10作者简介：张叶明(1983一)．男．山东青岛人．在读硕士研究生。学兔兔www.xuetutu.com·128·机械工程与自动化200

6、9年第2期大风能跟踪，风轮转速被维持在一11．6rad／s(oJ统吸收的功率P，当P≥P⋯一詈P(P和P甜分为风轮的最小转速)．叶尖速比为===⋯R／v(R为风别为风电系统吸收的最大功率和额定功率)，桨矩角控轮半径)，此时的叶尖速比并不是最优叶尖速比制系统开始动作，进行恒功率控制，并且将风轮的转(2)最大风能跟踪：随着风速的不断增大，当风速维持在一个恒定值一34．9rad／s。速满足]~2m／s≥>6m／s时，控制系统将进入第二种2．2风力发电系统的仿真结果运行模式。该模式下的控制目标是跟踪最大风能，使根据风力发电机控制系统的数学描述，在我们所风轮的风能吸收系数C

7、一C(最大风能吸收系数)。建立的仿真平台上对模式(1)～模式(4)进行了仿真实(3)恒转矩运行：当风速满足l2m／s<≤l4m／s验，风力发电控制系统仿真结构框图见图1。图中}，时，进行恒转矩运行。将发电机的转矩维持在额定转I和JJ分别为转子磁链幅值的指令值和观测值，r，矩值，此时双馈电机定子侧的输出功率维持在额定功和r，分别为电磁转矩的指令值和观测值，D．和D率。当>12m／s后，风力机增加的功率主要由转子侧分别为转矩和转子磁链滞环比较器的输出信号，(Ⅳ)输出，这样的好处是可以充分利用转子侧电力电子装置的容量。为转子磁链观测幅角所在扇区号，K／P表示对转子磁链，

8、进行极坐标