变速恒频双馈风力发电系统最大功率跟踪算法的比较与仿真研究

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1、第36卷第l0期．i}慕电力Vo1．36No．102008年l0月EastChinaElectricPower0ct．2008变速恒频双馈风力发电系统最大功率跟踪算法的比较与仿真研究曹云峰，蔡旭(上海交通大学电气工程系，上海200030)摘要：研究比较了最大风能捕获的3种算法：直接转速控制法、最佳功率一转速曲线跟踪法、爬山搜索法，从稳定性、可控性方面进行研究比较分析，并用所搭建的系统模型进行详细的仿真研究，仿真结果验证了基于最佳功率一转速曲线跟踪法的变速恒频双馈风力发电系统能够快速地进行最大功率点跟踪(MPPT)，从而最大效率地利用风能。关键词：变速恒频；双馈电机；最大功率点跟

2、踪；直接转速控制法；最佳功率一转速曲线跟踪法；爬山搜索法基金项目：上海科教兴市项目(05D2L2001)作者简介：曹云峰(1977．)，男，博士后，主要研究方向为变速恒频风力发电系统电气控制及智能控制。中图分类号：TM614文献标识码：A文章编号：1001-9529(2008)10-0078-05Comparisonandsimulationofmaximalpowerpointtracking(MPPT)methodinvariablespeedconstantfrequencydoubly—fedwindpowergenerationsystemsCAOYnn-feng，C

3、AIXu(Dept．ofElectricalEngineering，ShanghaiJiaotongUniv．，Shanghai200030，China)Abstract：Threemaximalwindenergycapturemethodsforthevariablespeedconstantfrequencydoubly—fedwindpow—ergenerationsystem，i．e．thewindturbinespeedcontrolmethod，theoptimalpower-rotorspeedcurvetrackingmeth—od，andtheclimbin

4、gmountainsearchingmethod，arestudiedandcomparedintheaspectsofstabilityandeontrolla-bility．SimulationsOiltheconstructedsystemmodelshowthatthevariablespeedconstantfrequencydoubly—fedwindpowergenerationsystembasedontheoptimalpower—rotorspeedcurvemethodcantrackthemaximalpowerpointandusewindpowere

5、fectively．Keywords：variablespeedconstantfrequency；doubly—fedgenerator；maximalpowerpointtracking(MPPT)；windturbinespeedcontrol；optimalpower—rotorspeedcurvetracking；climbingmountainsearchingmethod风力发电分为恒速恒频风力发电和变速恒电网频风力发电两种方式。前者由于只能固定运行在同步转速上，当风速改变时风力机就会偏离风最佳运行转速，导致运行效率下降，不但浪费风只力资源，而且增大风力机的磨损。

6、采用变速恒-_频发电，在风速变化的情况下实时地调节风力机转速，使之始终运行在最佳转速上，进行最大风能的捕获，从而提高了风能利用效率，同时也图1双馈风力发电系统结构图优化了风力机的运行条件，因此变速恒频风力电流进行励磁，调节励磁电流的幅值、频率、相位，发电系统可以使风力机在很大风速范围内按最实现定子恒压恒频输出。并网型风力发电系统要佳效率运行。求机组输出的有功功率能追踪风力机所能捕获的交流励磁变速恒频双馈风力发电主要由风力最大风能，调节有功功率可通过调节风电机组的机、双馈发电机、变频器等构成，结构如图1所示。转速，使风力机运行在最佳叶尖速比，进而实现最该系统在双馈电机的转子中施加

7、转差频率的大风能捕获。曹云峰，等变速恒频双馈风力发电系统最大功率跟踪算法的比较与仿真研究对于任意一个特定的风力机，功率系数C。有一个1最大风能捕获原理最大值C⋯，相应的叶尖速比A也有一个最优值根据风能理论，风力机从风中吸收的风能A。在已知风速和风力机特性曲线的情况下，可为：以计算出最优转速，对机组进行直接转速控制，使P=1／2C~pSv(1)机组运行在这个最优转速下，从而实现最大风能式中p——空气密度；s——风轮的掠面积；——风速；追踪。这种方法基本已经不再使用。——风力机的风能吸收系数，它