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1、ISSN100020054清华大学学报(自然科学版)2008年第48卷第4期4ö40CN1122223öNJTsinghuaUniv(Sci&Tech),2008,Vol.48,No.44652468整流型鼠笼异步风力发电机的电压控制1112周苗生,孙旭东,柴建云,翟庆志(1.清华大学电机工程与应用电子技术系,电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室,北京100084;2.中国农业大学信息与电气工程学院,北京100083)摘要:变速恒频运行的鼠笼异步风力发电机系统多采用近年来,风力发电受到世界各国的高度重视。鼠全功率双脉宽调制交直交
2、变换。为了减小变流器容量,提出笼异步发电机具有结构简单、价格低廉、维护方便、一种整流型系统结构及其电压控制策略。用与发电机并联的转速变化范围大等优点[1],很适合于风力发电的开变流器和电容器补偿发电机励磁电流,调节发电机电压;发发与应用。传统的鼠笼异步发电机存在电压和频率电机接不控整流桥和逆变器为交流负载供电。分析了发电机不稳定、调节能力差等不足。因此,利用电力电子变建压电容的选取,对系统电压控制方法进行了仿真和实验研流器控制异步发电机,构成高性能的风力发电系统究。当转速和负载在一定范围变化时,整流电压都能保持基是必然选择。变速恒频发电系统能
3、够跟踪风能变化,本恒定,且变流器的补偿电流较小,证明了该系统结构的可提高风能利用效率。鼠笼异步电机变速恒频系统目行性和控制方法的有效性。[2-3]前多采用双脉宽调制整流逆变结构。该结构中关键词:风力发电;鼠笼异步发电机;变流器;电压控制有功功率需要通过脉宽调制(PWM)整流器传递(可中图分类号:TM91;TM46文献标识码:A认为是整流型异步发电机系统),因此整流器功率与文章编号:100020054(2008)0420465204发电机相当,容量较大。文[4-5]中采用了另一种结构,变流器通过电抗器与发电机输出端并联(此类变Voltageco
4、ntrolofarectification-type流器以下称补偿器),调节电机励磁所需的无功功cageinductiongeneratorforwindpower率,发电机有功功率直接输出至交流负载。由于补偿generation器只提供无功功率,因此它的容量比采用双PWM1112ZHOUMiaosheng,SUNXudong,CHAIJianyun,ZHAIQingzhi时的整流器容量小,但是补偿器还需要为负载提供(1.StateKeyLaboratoryofControlandSimulationofPower无功功率,而且由于交流负载直
5、接与发电机输出端SystemsandGenerationEquipments,DepartmentofElectrical相连,因此难以保证供电频率恒定。Engineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China;2.CollegeofInformationandElectricalEngineering,为了在实现变速恒频发电的同时进一步减小补ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100083,China)偿器的容量,本文提出一种整流型异步风力发电机Abstract:
6、DualpulsewidthmodulationAC2DC2ACconvertersare系统的拓扑结构及其电压控制方法,并通过仿真和widelyusedinvariable2speedconstant2frequency(VSCF)wind实验对其有效性进行验证。powergenerationsystemswithcageinductiongenerators(IGs).Arectification2typeVSCFIGsystemtopologyanditsvoltagecontrol1系统结构strategyweredevelopedt
7、oreducetheconvertercapacity.Apulse系统结构如图1所示,由鼠笼异步风力发电机、widthmodulationconverterinparallelwiththeIGthroughinductorsandbuild2upcapacitorsareinstalledtoregulatetheIGvoltageby补偿器、建压电容器、整流桥和逆变器等组成。由补compensatingitsexcitationcurrent,andadioderectifierconnected偿器和建压电容器共同为发电机提供无功功率
8、,发withtheIGandaninverterareusedtofeedtheACloads.Theprinciplesfordeterminingthecapa
