一种双馈风力电机网侧变流器控制策略研究

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1、第45卷第2期电力电子技术Vo1．45，No．22011年2月PowetElectronicsFebruary2011一种双馈风力电机网侧变流器控制策略的研究张海云，杨圣春，温淑玲(安徽电气工程职业技术学院，安徽合肥230051)摘要：根据双馈风力发电机的运行特点，设计了网侧三相电压型变流器。在分析变流器数学模型的基础上，采用解耦控制，前馈控制和双闭环控制，实现了能量的双向流动。实验结果与理论分析表明，具有双闭环控制的网侧变流器能够有效地稳定直流侧电压，并能很好地控制网侧电流，整个系统具有良好的静态和动态特性。关键词：双馈电机；变流器；解耦控制；双闭环控制中图分类号：TM34文

2、献标识码：A文章编号：1000—100X(2011)02—0013—02AControlStrategyofSupply-sideVoltageSourceRectifierinDoubly-fedInductionGeneratingSystemZHANGHai-yun，YANGSheng—chun，WENShu—ling(AnhuiElectricalEngineeringProfessionalTechniqueCollege，Hefei230051，China)Abstract：Asupply—sidevoltagesourcerectifier(VSR)indoubl

3、y—fedinductiongenerating(DFIG)systemisdesignedbasedontheoperationcharactersoftheDFIG．ThemathematicmodeloftheVSRisanalyzedanddecoupledcontrol，feed-forwardcontrolandthedual—close—loopcontrolareadaptedinthesystem．ThetheoryanalysesandexperimentalresultsshowthatthedesignedVSRwithdual·-close-—loop

4、canrestrainfluctuantDCvoltageefectivelyandithasexcel—-lentsteady—stateanddynamicperformance．Keywords：doubly-fedinductiongenerator；rectifier；decoupledcontml；dual—close—loopcontrol1引言【-41的网侧变流器采用电压电流的双闭环控制。使整流器网侧电流正弦稳定，且功率因数可调，中间环双馈风力发电机定子侧直接与电网相连，转子节的直流电压可控且稳定。侧通过一个AC／DC／AC变流器控制。传统AC／DC／AC系统多

5、采用二极管和晶闸管来实现。虽然该结2变流器的数学模型[51构的成本较低．但易造成电流谐波大，动态响应网侧变流器是确保双馈发电机正常运行的执慢，功率因数低。故这里设计的系统中两个变流器行部件，建立三相整流器的数学模型，是对三相均为采用全控型开关管(IGBT)的PWM变流器。整流器进行控制研究的基础。三相电压型变流器采用PWM整流器的主要优点有：①能量可以(VoltageSourceRectifier，简称VSR)拓扑结构如双向流动，实现四象限运行：②输入电流正弦而且图1所示。谐波含量少；③功率因数可调；④直流母线电压可调节，且稳定性好。在变速恒频双馈风力发电机(Doubly—fe

6、dIn—CductionGenerating，简称DFIG)的运行过程中，由于风速的实时变化和最大风能捕获的需要，为DFIG提供转差功率的PWM变换器从网侧输入的C为直流侧电容；，(=a，b，C)分别为三相电网电动势、三相交功率也不断变化。对于网侧的变流器，既要使电网流输入电流。侧的电流为正弦波．又要稳定中间的直流电压来图1三相VSR拓扑使风机变流器稳定运行。针对以上要求，此处设计对图1作如下假设：①电网电压为三相平衡且稳定的正弦波；②网侧滤波电感是线性的，且不考定稿日期：2010—09—03虑饱和：③功率开关管均为理想开关。作者简介：张海云(1979一)，女，安徽人，硕士，研

7、究方向为定义开关函数s，当IGBT导通时，Sk=1，关断电工理论与新技术。时，=0。根据基尔霍夫定律，可得以下方程：】3第45卷第2期电力电子技术Vo1．45，No．22011年2月PowerElectronicsFebruary2011令Ud!=coLiq-ed，“q=coLid—eq，则上式变为：lc“+)，一+J(6){l+Rik=e,-f、)(1)可见，加入补偿项可消除d，q交叉耦合影响，使三相VSR实现解耦控制。同时，引入电网电压作J1∑．∑ik=0为前馈补偿降低了系统对电网电压波