风力发电控制系统研究综述3

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1、风力发电控制系统研究综述摘要本文主要论述了在运用新能源风能是所运用的不同的控制系统和策略，包括基于混合动力模型的风力发电机组控制，基于Vienna整流器的直驱风力发电控制以及基于双PWM变换器的功率平衡联合控制。通过对于控制系统的四个目标：保证可靠运行，获取最大能量，提供优质电力和延长机组寿命来阐述控制系统和策略的作用。基于线性化模型的控制方法对于风电系统并不适用，而论述对于风力发电的智能控制是研究风力发电问题的主要途径。关键词：风力发电；风电机组；控制系统；动态特性；智能控制引言风力发电具有较好的经济效益和社会效益，受到能源界的高度重视。但在目前技

2、术条件下，风电与火电、水电相比从造价、电能质量、设备制造和控制技术等领域存在劣势。国内对大型风电技术的各项研究还十分薄弱，只掌握了定桨距风机的制造技术，风机的大型化、变桨距控制、主动失速控制、无齿轮箱风力机直驱发电机等先进风电技术还远未解决，致使我国大型风机几乎全为进口产品。然而风能是低密度能源，具有不稳定性和随机性的特点，控制技术是风力机安全运行的关键。所以好的控制手段掌握风电技术的核心。一．基于混合动力模型的风力发电机组控制1.1混合动力模型控制混合动力风电系统是基于可再生能源光伏能和风能的控制系统，通过合理有效的控制手段，可以成为代替单一风电系

3、统的一种控制系统。系统结构控制图如下：1.1混合动力模型的能量控制策略混合动力模型的主要关键点在于光伏能和风能之间的配合，以及中间所产生的效率问题。其中含有四个关键阶段：1.风能输入2.光伏能系统输入3.混合能量输出4.混合能量输入至风机5.风机转动实现能量转换1.2混合动力控制系统的应用范围因为混合动力系统的能量来源均为风能和光伏能，所以能量本身是环保清洁的，转换性也十分强，所以混合控制动力系统本身就是绿色和环保的。另外整个转化过程持续时间较短，可排放污染少，损耗少，所以从某种意义上说，它相对于传统的，单一的风电机在性能和节能方面进步了不少。1.3

4、混合动力控制系统的成本分析整个混合动力控制系统的成本组成由投资成本，运行成本，维护成本和替换成本。其中基础成本(及投资成本和运行成本)由风电机自身的功率需求决定，并受到当地光照和风力因素决定。然而维护成本和替换成本相对于传统的单一能源的风电机而言，由于其优越的性能和效率，可以进行大幅度的预算削减。1.1混合动力控制系统的未来研究前景混合动力控制系统是未来炙手可热的研究课题，其优越的性能和效率一直令学者和科学家们翘首企盼。然而其中依旧有些问题比较突出，比如不同能源的结合是否能达到效益的最大化，如何平衡能量控制转换的性能和效率问题等等。所以只一系列的问题

5、必将是未来研究的热点和大方向。一．基于Vienna整流器的直驱风力发电控制策略的研究2.1Vienna整流器控制系统的拓补结构及工作原理Vienna整流器由三相桥臂构成，其中每相桥臂包括四个功率二极管器件和两个全控型IGBT功率器件，这一结构使得Vienna整流器可进行空间的电压矢量调制。2.2Vienna整流机控制系统的能量控制策略永磁发电机侧变流器采用恒定子磁链控制策略实现对机侧变流器的控制。另外网侧变流器的主要控制任务是保持直流母线电压稳定、控制交流侧输入功率因数为1，抑制电网输入谐波电流。所以对网侧变流器采用双闭环控制，分别为外直流电压环，内

6、功率环.直流母线电压的稳定取决于变流器输入输出有功功率的平衡,而电压外环的控制任务是调节变流器交流侧有功功率指令跟踪负载的变化；调节交流侧无功功率实现交流侧功率因数的变化。2.3Vienna整流机风电控制系统的应用范围基于Vienna整流器的直驱风力发电系统的拓补结构具有低功耗低污染的特点,每个功率开关器件承受的电压只有直流母线电压的一半。与常规两电平整流器相比，采用相同等级的电压开关器件,可以实现两倍于直流母线的输出电压，并且需要的功率开关器件只有三电平NPC整流器件的一半。当功率开关器件开通时，连接直流母线的功率二极管会阻断直通电流，不需要死区时

7、间，具有较高的可靠性。整个过程的低功耗，以及风能自身的清洁性，使得整个控制过程的绿色环保。2.4Vienna整流器风力控制系统的成本价格由于Vienna整流器是功率因数较高，电流谐波少的PWM整流装置。所以总的后期成本远远低于其他整流设备。另外Vienna整流器的价格与其风力发电对应得产出功率有关。但结合其性能特点以及有效的控制策略，可以保证其对应指出在整个风力发电机组设备成本的1/10之一以下。2.5Vienna整流器风电控制系统的前景风力发电是非常有前景的新能源产业。在电力电子技术广泛应用于电能变换给人类带来方便的同时，学者们都纷纷把目光投向低功

8、耗，高性能的电力制造产业。由此可知，基于Vienna的风力发电控制系统由于其高功率因数，低污染的特性，势必将