变速恒频双馈风力发电负载并网控制和探究

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1、变速恒频双馈风力发电负载并网控制和探究　　摘要：交流励磁变速恒频风力发电定子侧并网包括负载并网与空载并网两大方式，其中空载并网要求并网前定子电流为0，发电机空载；负载并网要求并网前独立负载以侧接方式与发电机定子连接起来，同时参照定子电流电压及电网信息控制发电机，即并网前定子有电流，发电机有独立负载、发电机对风力机进行能量控制。由此可见，负载并网控制所需信息源自电网及发电机定子侧。本文主要就变速恒频双馈风力发电负载并网控制进行研究。关键字：变速恒频双馈风力发电负载并网交流励磁风力发电并网Abstract:ACexcitedVSCFwindpowergenerationstatorsidegri

2、dloadgridconnectionandno-loadcuttingintwoways,theno-loadgridconnectionrequirementsbeforeconnectingtothegrid,thestatorcurrentis0,generatorload;loadgridconnectionrequirementsgridindependentfrontloadandgeneratorstatorareconnectedtothesideway,referringtothestatorcurrentandvoltageandpowercontrolinformat

3、iongenerator,thegrid7beforethestatorcurrent,thegeneratorhasthegeneratorforenergycontrolofwindturbineload,independent.Thus,loadgridconnectioncontrolinformationneededfromthepowergridandgeneratorstatorside.Inthispaper,VSCFdoublefedwindpowergenerationloadonthegridcontrol.Keywords:doublyfedVSCFwindpower

4、gridconnectedACexcitedwindpowergridload.中图分类号：TM6文献标识码：A一、变速恒频双馈风力发电负载并网的原理交流励磁风力发电并网的实现要求电网电压的相位、频率、幅值与发电机输出的电压完全相同，因此并网前必须调节发电输出的电压至要求水平，待成功并网以后，再把并网控制切换成发电控制。此外，变速恒频发电机负载并网控制系统结构要求并网前以定子电压电流及电网电压为控制信息来控制系统，其中发电机属独立负载，由此对发电机励磁进行调节，同时结合并网条件完成并网及对控制系统进行切换。若想对并网前的交流励磁发电机定子电压进行有效调节，有必要把矢量定向控制技术引入发电机并

5、网控制。本文主要结合基于定子磁链定向控制的发电机数学模型，浅析发电机负载并网控制策略及并网前功率与速度调节。二、基于定子磁链定向控制的发电机数学模型7图1-1为基于定子磁链定向控制的发电机的坐标变换图。备注：M-T——采用同步转速旋转的两相旋转坐标系，令定子磁链与M轴重合；——两相静止坐标系，令与定子A相绕组轴线正方向重合；——以转子速旋转的两相旋转坐标系，令与转子绕组a相绕组轴线正放线重合；——、的夹角；——、的夹角。图1-1基于定子磁链定向控制的发电机的坐标变换图。若工频状态时定子电阻允许被忽略，则发电机端电压U1较定子磁链ψ190°滞后，此时ψ190°处在坐标系T轴的负方向，其中，、、

6、、。结合发电机惯例可得，基于定子磁链定向控制的发电机数学模型为：其中，——定子与转子绕组各相电阻；——中定与转子等效自感与等效互感；——M轴与T轴方向定子与转子电压的分量；——M轴与T轴方向定子与转子电流的分量；——M轴与T轴方向定子与转子磁连的分量；——同步转速与同步转差速；——发电机极对数。三、基于磁场定向的发电机负载并网控制策略由前文可知，负载并网控制旨在实现电网电压的频率、相位、幅值与电机定子端电压相同。此时令M-T坐标系的U1与U2分别为电网电压与定子端电压，同时对U1与U2进行比较。若U1=U72，那么电网电压的频率、相位、幅值与定子端电压相同。负载并网要求并网前定子有电流，发电

7、机有独立负载，此时令定子等效励磁电流ims满足关系式：及。其中与呈正相关。考虑到同步速恒定，U1与呈线性关系，通过调节便可实现对U1的调节。此外，若想电网电压的频率、幅值、相位与发电机定子端电压相同，可把电网电压与定子端电压放到M-T坐标系的M轴进行比较，此时准确观测定子磁链直接关乎到并网控制的成败。考虑到传统的定子磁链观测模型（见图2-1）对系统参数的依赖性较强，加上观测的准确性较低及与电网不同步，必须创建