风力发电机接入直流微电网运行控制探究

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1、风力发电机接入直流微电网运行控制探究　　摘要：本文针对目前现行风力发电机系统接入微网效率低和不易控制的问题，提出建立改进型的风力发电模型，这个系统主要包括：风力机、永磁同步发电机、三相整流桥、DC-DC变换器以及蓄电池。利用PSIM仿真软件进行等效仿真验证。仿真结果表明风力发电机通过整流变换后能很好的能接入直流微电网，为用户提供高质量的电能。Abstract：Aimingattheproblemsinwindpowergeneration，suchaswindturbineaccessDCmicrogridisinefficient

2、anddifficulttocontrol，thepaperputsforwardimprovedwindpowergenerationmodel，includingwindturbine，permanentmagnetsynchronousgenerator，three-phaserectifierbridge，DC-DCconverterandbattery.PSIMsimulationsoftwareisusedtodoequivalentsimulation.Thesimulationresultsshowthatthewi

3、ndgeneratorafterrectifierconvertcanaccesstheDCmicrogridandprovideuserswithhigh-qualityelectricenergy.关键词：风力发电；BUCK变换器；PWM控制；蓄电池模型；Thevenin定理；仿真设计Keywords：windpower；BUCKconverter；PWM9control；batterymodel；TheveninTheorem；simulationdesign中图分类号：TM315文献标识码：A文章编号：1006-4311（2

4、013）14-0044-030引言随着社会经济的快速发展，社会工业化步伐的加快，社会经济对能源的巨大依赖与能源储量逐渐枯萎之间的矛盾日益突出。正因为经济发展对能源的依赖，而许多国家又处在发展的大好阶段，所以能源的问题日益严重。与此同时，以化石燃料为代表的大量的常规能源的利用，给环境带来了巨大的污染，环境问题刻不容缓。在这样的一种状况下，新兴的清洁能源发电技术运应而生，风力发电技术是起步较早的一种可行性较高的发电手段，传统风力接入微电网发电仍然存在一些局限性，如转化效率低、控制不方便等诸多问题。基于此类问题，需要一种优化的系统结构和控

5、制手段来解决以上问题。9为了减弱多个分布式电源作为多电源给电网带来的运行状况的影响，微电网的概念运用而生。美国的CERTS最早提出了“微电网”概念，微电网主要是用来对多个分布式电源进行统一的管理和控制，微电网作为一个单一的单元接入原电网，在一定程度上可以大大地降低对电网的影响，同时也解决了单个分布式电源自身能源不足等诸多的问题。微网运行灵活可靠、调度方便、投资成本低，它具有三种运行模式：①孤岛运行模式；②并网运行；③在孤岛和并网两者之间转换运行。根据资料[1]，微网在并网运行的模式下，当电网发生事故时，微网必须脱离大电网。微网又分为

6、直流微网与交流微网。针对目前许多电器设备如手机、电脑等需要直流电，所以，我们的仿真是针对直流微网设计的。理论上，直流微网仅需一级变流器便能方便地实现与DER和负载的连接，具有更高转化效率；同时，直流电在传输过程中不需要考虑配电线路的涡流损耗和线路吸收的无功能量，线路损耗得到降低[2]。当直流微网处于孤岛运行模式，且DER和蓄电池提供的能量已无法满足负荷的需求，即母线电压低于预先的设定值时，需要将不重要负载脱落，最大限度地保证重要负荷供电的连续性。负载脱落需要平滑地进行，将不重要的负载分时脱落[3]。1风力机的工作特性风力机将风能转化

7、为机械功率输出的表达式：Pm=0.5Cp？籽Av3（1）式中，PM为风轮输出的积雪功率；CP为风能利用系数；？籽为空气密度（Kg/m3）；A=？仔R2为风力机扫过的面积（M2），其中R为风轮的半径，V为风速（m/s）。把公式A=？仔R2带入式，可以很容易地得到9Pm=0.5Cp？籽A？仔R2v3（2）从公式中，在空气密度、风力机半径以及风速一定的情况下，可以看出风力机输出的机械功率主要与风能利用系数CP有关，输出功率与风能利用系数CP成正比，而风能利用系数CP与叶尖速比？姿存在着对应的关系。所谓叶尖速比？姿就是叶片的叶尖旋转速率与上

8、游未受干扰的风速的比值，其表达式如下：？姿=■=■（3）式中，N为风轮的转速（r/min），R为叶尖的半径（m），v为上游的风速（m/s），？棕为风轮旋转角速度（rad/s）。风能利用系数CP与风力机叶尖速比？姿的对应关系，如图1所示