基于变频控制风电提水系统关键技术研究

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1、ELECTRICDRIVE2010Vo1．40No．7电气传动2010年第4O卷第7期基于变频控制的风电提水系统关键技术研究陈清洁，徐政，李友春，李银垓(清华大学深圳研究生院，广东深圳518055)摘要：针对全直驱型风力发电提水系统中各主要构件之间难以实现最佳匹配的问题，对其中的一些关键技术进行了研究，旨在提高系统运行效率。采用现代流线型风力机、永磁同步发电机、通用三相交流电动水泵以及变频控制技术，通过变频控制器调节水泵的转速，实现不同风速下的最大功率点跟踪(MPPT)。系统配置具有较大的灵活性，采用多

2、重判据MPPT控制方法，具有良好的动态响应和跟踪效果，仿真和实验结果表明风力机工作在较高的风能利用系数下，系统运行效率得到明显提高。关键词：风力发电提水系统；永磁同步发电机；最大功率点跟踪；变频器中图分类号：TM615文献标识码：AStudyontheKeyTechnologiesofWind—electricPumpingSystemwithConverterInvolvedCHENQing—jie，XUZheng，LIYou—chun，LIYin—gai(GraduateSchoolatShenzh

3、en，TsinghuaUniversity，Shenzhen518055，Guangdong，China)Abstract：InordertOimprovetheoperatingefficiencyofwind—electricpumpingsystem，somekeytechnolo—giescorrespondingtOthedifficultyofoptimalmatchingofmaindevicesinafullydirect—。drivingwind—。electricpumpingsys

4、temwerestudied．Akindofwindelectricpumpingsystemwithvariable—speedcontrolcharacteris—ticsconsistingofmodernstreamlinewindturbine，permanent—magnetsynchronousgenerator(PMSG)，generalthree—phaseACpowerpumpandconverterisdeveloped．Therotationspeedofthepumpcanbe

5、agilelycon—trolledbytheconvertertOimplementthemaximumpowerpointtracking(MPPT)controlunderdifferentwindspeedconditions．Furthermore，theimplementationofsystemconfigurationbearsmoreflexibilityduringpraeti—ealapplication．Particularly，theproposedmulti—criterio

6、nMPPTalgorithmensuresthesystemagooddynamicresponseandtrackingperformance．Simulationandexperimentalresultsshowthatthewindturbinecanoper—atewithahighperformancecoefficient，andthesystemoperatingefficiencyisimprovedobviouslyaswel1．Keywords：wind—electricpumpi

7、ngsystem；permanent—magnetsynchronousgenerator；maximumpowerpointtracking；converter传动及水泵的机构复杂，故障率较高，提水效率较1引言低_3]。而新型风力发电提水系统虽然增加了一级风力提水被广泛应用于人畜饮水、农林和牧电能转换环节，但整体结构简单，采用现代流线型场灌溉、海水制盐与养殖、荒漠治理等，是风能利桨叶和电动水泵，能量转换效率高，适用范围广。用最早的几种形式之一，具有悠久的历史[1]。这两种形式的系统在国内外都有比较完整

8、的系列我国边远无电地区的建设与发展、大片荒漠的控产品，我国还制订了相关的行业标准[4]。制与治理，迫切需要解决用水问题。与架设电网为了保证风力发电提水系统在较宽的风速范或采用光伏扬水系统相比，风力提水系统建设容围内稳定、高效的运行，需要根据当地风能条件以易、占地少、成本低，符合我国目前国情和发展需及扬程和流量的要求，合理配置风力发电机及水要，能够产生良好的经济和社会效益。泵，同时实施有效的控制。现有产品大都采用将传统风力提水以纯机械式为主，