双馈发电机的功率控制调节研究

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1、双馈发电机的功率控制调节研究双馈感应风力发电机功率调节控制系统性能比较研究（转载）（转载）收藏数：18祥云0807收录+2011-03-05阅读数：查看好友公开原文來源tags:双馈感应风力发电机功率调节控制系统性能比较研究修改以文找文推荐给好友如何对文章标记，添加批注？1.引言H前，在风力发电中被最广泛应用的风力机是双馈感应型发电机，因为它冇以下显著的优点：变速发电，有功功率和无功功率控制，抗机械应力和噪声，以及能提高电能质量。［1］直到最近，双馈感应型风力发电场一•般己经向电网提供全部町用电能。风力机已经能自动最人程度地捕获风能，而在额定功率因索（

2、0无功功率）运行下没有超出发电机的限制。但是，风力机在特殊情况下与电网脱离，风力发电量会自动下降，特别是处于用电低峰期而此时风力又很强人［2］。在这些悄况下，系统操作员建议增加风力发电量提高风力发电率以维持电力系统的稳定性和可靠性。风力发电在电力系统中不断增加已经导致常规发电厂逐渐被现在的风力发电厂取代。因而，电力系统操作员己经为风力发电机组和风力发电场修订了并网条件［3—5］，要求-些控制任务的操作应和常规电厂相同。其屮一个控制任务是发电量的控制，包括风力发电机组的冇功功率和无功功率。在这种情况下，系统操作员规肚了操作耍求，确保风力发电场对靠安全地进

3、行电力系统操作。风力发电厂因此需要一个集中控制系统來计算每个风力机的功率范I韦I（有功功率和无功功率），以调节被电力系统操作员接到特定装置上的风力发电场的发电量。大多数参考文献［6—10］的双馈感应风力发电机组的控制策略是基于最佳的经济开发环境下，当所有发电量投入电网时产生最大功率的原理的。在这种情况下，因为大范围风速，风力发电机组呈现最优的功率而没有超过额定功率，并且有理想的功率因素和发电电压。然而，正如上血所述，按照风力发电场控制系统观定，口前风力发电机组同时要求调节有功功率和无功功率。这是考虑到发电量（和风速成有关）和电网功率需求而制定的。因此，

4、本文垂点研究双馈感应风力发电机组的功率调节控制系统。本文的主要冃的是对双馈感应风力发电机组在功率调节，有功功率调节和无功功率调节方面进行对比研究。。通过将双馈感应风力发电机组集中到一个有集屮控制系统的风力发电场去进行仿真模拟。此外，本文还会提出一个新颖的控制策略，将会和前面的控制方案进行性能比较。本文结构如下。第2部分描述双馈风力发电机组的模型。三种双馈风力发电机组控制系统在第3部分作解释。木文应用的双馈风力发电机组模型及其控制系统在第4部分通过和双馈风力发电机组模型的对•比包括在Sim电力系统MATLAB/Simulink实验室里进行的对比作了证实。

5、第5部分介绍了风力发电场的控制系统。当风力发电场调节系统操作员所指定的装置的发电量时，控制系统计算每个风力机功率范围。风力发电机组控制系统的这种功能将在第6部分作评价和讨论，最后是得出的结论。1.双馈感应风力发电机组双馈感应风力发电机组由-•个绕线式转子感应发电机经过齿轮箱联接到风力发电机组转了上。绕线式转了感应发电机的定了绕组直接和电网侧及双向功率变换器连接，双向功率变换器将功率反馈到转子绕组上。功率变换器是两个背靠背的IGBT桥式共用直流母线连接结构。它起到了将电网频率和机械转了频率隔离作用。风力发电机组包括桨距角的控制以限制所抽取的风能。图1显示

6、了双馈风力发电机组的结构。2.1模型假设在本文里，双馈风力发电机组的性能已经通过文献广泛应用的模型的模拟。本文重点比较了儿种双馈风力发电机组并网运行进行调功时的控制系统性能。这时，并网的双馈风力发电机组的频率特性在0.1到10IIZ之间。因此基频模拟（也就是为人知的电机瞬态模拟）能够用來表示动态响应［6］。这种方法，仅仅考虑了电流和电压的基频分量，高频谐波忽略不计。这就允许了使用一个负载量代替电力系统。此外，一些与发电机相关的方程也被消去，时间常数小的也被忽略，以能用于较长的时间步。模拟速度被人大地增加。用一种准静态方法來描述转子。这就意味着在轮毂高度

7、和从风能中抽取的机械能之间假设是一个代数关系式。更为先进的方法，比如叶片元脉冲方法，需耍详细的理解气体动力学和风力发电机组叶片特性［15］。这些数据将不经常川到，假设控制和电网相互作丿IJ影响有限。关于驱动模型，本文采川最常用的TWO-MASS模型［15］。这种模型里，其中一个模块是为了解释低速转轴(包括轮毂和叶片)，另外一模块则为了解释高速转轴(包括发电机的转子)。在基频模拟中，对发电机作了以下的假设。1忽略磁饱和。1磁通正弦分布1忽略除铜耗外的任何损耗1定子电压和电流的基频分量都是正弦量此外，在基频模拟中忽略定子瞬态，因此感应发电机的性能可以用一个

8、第三序代替第五序模型。最后，如往常一样，対于基频模拟，不考虑功率变换器内在的动态特性，功率变换