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1、第19卷第15期系统仿真学报©Vol.19No.152007年8月JournalofSystemSimulationAug.,2007双馈发电机最大风能捕获和转换策略的仿真112李辉,韩力,何蓓(1.重庆大学电气工程学院高电压与电工新技术教育部重点实验室,重庆400044;2.重庆市电力公司杨家坪供电局,重庆400050)摘要:为了最大限度地利用风能,提高风力发电系统的效率,提出了一种既可实现双馈发电机系统低于额定风速下的最大风能捕获又可使得电机铜耗最小化运行的优化控制策略。在分析风力机特性和双馈发电机基本电磁关系的基础上,推导了双馈发电机实
2、现最大风能捕获和转换的定子有功功率和无功功率的数学模型,并应用基于动态同步轴系下的双馈发电机励磁控制策略实现了系统的最优控制。利用Matlab/Simulink对不同风速下双馈发电机系统的运行性能进行了分析和比较,结果验证了该控制策略的正确性和可行性。关键词:风力发电;双馈发电机;最大风能捕获;铜耗最小化;励磁控制策略中图分类号:TM614;TM761文献标识码:A文章编号:1004-731X(2007)15-3591-04SimulationforStrategyofMaximalWindEnergyCaptureandConversion
3、ofDoublyFedInductionGenerators112LIHui,HANLi,HEBei(1.TheKeyLab.ofHighVoltageEng.&Elec.NewTechnology,MinistryofEducation,Elec.Eng.CollegeofChongqingUniversity,Chongqing400044,China;2.YangjiapingPowerSupplyBureauofChongqingElectricPowerCompany,Chongqing400050,China)Abstract:I
4、nordertomosteffectivelyutilizethewindenergyandimprovetheefficiencyofwindgenerationsystem,anoptimumcontrolstrategyofdoublyfedinductiongenerators(DFIG)wasproposed,whichmadethesystemoperationforboththemaximumwindenergycapturedbelowtheratedwindspeedandcopperloss-minimization.Ba
5、sedonthewindturbinecharacteristicsandbasicelectromagneticrelationshipofDFIG,themathematicalmodelsofthestatoractivepowerandreactivepowerofDFIGwerederivedtofulfillmaximalwindenergycaptureandconversion.Adual-passageexcitationcontrolstrategybasedondynamicsynchronousreferencefra
6、mewasappliedtocontroltheproposedoptimalstatoractiveandreactivepower.TheoperationalperformancesofthewindturbinesystemwithDFIGwithwindspeedvariationwereanalyzedandcomparedbyusingMatlab/Simulink.Theresultsshowthecorrectnessandfeasibilityoftheproposedcontrolstrategy.Keywords:wi
7、ndpowergeneration;doublyfedinductiongenerators;maximalwindenergycapture;copperloss-minimization;excitedcontrolstrategy1用经典数学寻优方法跟踪最大输出功率点,该方法避免了引言测量风速的问题,但由于需要实时测量风力机输出功率和双馈发电机定子三相绕组接工频电网,转子绕组与风力机转速,并且其测量时间往往影响控制精度,通常需幅值、频率、相位和相序均可调节的四象限变频器相连。[3]要在一定的风力机模拟实验中才能取得。PSF控制则是与其它
8、变速恒频风力发电系统相比,双馈风力发电系统利用风力机特性和双馈电机功率流特性实现定子有功功所需变频器容量较少,可实现发电机定子有功功率和无率的控制,从而实现发电机转