电网谐波下双馈发电机改进控制策略.pdf

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1、第31卷2015钲第22期11月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringVbl．31No．22NOV．2015207电网谐波下双馈发电机改进控制策略王瑞明1，谢震2，张(1．中国电力科学研究院新能源研究所，北京100192；兴2，李少林1，李厚涛22．合肥工业大学电气与自动化工程学院，合肥230009)摘要：电网低次谐波电压会造成双馈发电机(doublyfedinductiongenerator，DFIG)定子电流畸变和电磁转矩脉动。通过电网5次、7次谐波电压下双馈发电机的数学模型建立与分析，揭示了

2、电网谐波电压对双馈发电机定子电流畸变和电磁转矩脉动的影响机理，比较研究了基于比例积分(proportionalintegral，P1)控制与基于比例积分谐振(proportionalintegralresonant，PIR)控制的转子电流控制环的谐波抑制能力。并采用了基于R调节器的定子电流闭环和基于PIR调节器的转子电流内环的双馈发电机双闭环控制策略，有效的消除了双馈风力发电机定子输出电流中的5次，7次谐波和电磁转矩脉动，提高了其在电网电压低次谐波下的运行性能，仿真和试验验证了该控制策略的正确性。关键词：风力机；定子；电流；转矩脉动；双闭环；双馈发电机；谐波抑制；PIR控制doi：

3、10．119750．issn．1002—6819．2015．22．028中图分类号：TK83文献标志码：A文章编号：1002—6819(2015)一22～0207—08王瑞明，谢震，张兴，李少林，李厚涛．电网谐波下双馈发电机改进控制策略[J】．农业工程学报，2015，31(22)：207—214．doi：10．119750．issn．1002—6819．2015．22．028http：／／www．tcsae．orgWangRuiming，XieZhen，ZhangXing，LiShaolm＆LiHoutao，Improvedcontrolstrategyofturbinedrive

4、ndoubly—fedinductiongeneratorsunderharmonicgridvoltagecondifions[J】．TransactionsoftheChineseSocietyofAgficulturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2015，31(22)：207--214．(inChinesewithEnglishabstracOdoi：10．119750．issn．1002—6819．2015．22．028http：／／www．tcsae．org0引言近年来，风力发电行业得到了广泛关注与迅猛发展。对于解决中国许多农村

5、与边远无电地区的供电问题起着重要作用，国家在农村地区特别是偏远农村地区大力推广风力发电(卜5】等分布式发电技术。基于双馈发电机的风力发电系统应用最为广泛，而双馈风力发电变流器作为风电机组与电网相连的关键环节，其输出的电流谐波含量将直接影PIlaU输出电能质量，在实际运行中，由于电网电压中含有一定的低次谐波分量，IEEE519．1992[6]及ERG5／4．1【_71等标准中规定电网电压中允许存在不超过5％的5次、7次谐波分量，在传统控制策略作用下，这些谐波分量会在系统的并网点产生谐波电流与谐波电压，从而导致电网谐波污染严重，甚至无法满足电网适应性标准要划81。因此，提高双馈风力发电

6、机在电网电压低次谐波下的运行性能，更好的抑制电网电压谐波下双馈风力发电变流器的输出电流谐波【9。l】非常重要。为了保持双馈风电机组[12-15]在电网低次谐波影响下稳定运行，国内外已经进行了大量研究。文献[16】在非理想电网电压下采用滑模控制，有效消除输出功率中的6倍频脉动，但是滑模控制的缺点主要在于难以严格沿着收稿日期：2015—03—21修订日期：2015-09．08基金项目：中国电力科学研究院实验室开放基金项目(电网背景谐波情况下双馈风电机组的运行控制特性及试验评价方法研究)：国家自然科学基金项目(51077034)作者简介：王瑞明，男，高级工程师，研究方向为新能源发电技术、

7、电力系统。北京中国电力科学研究院新能源研究所，100192。Email：wangrm@epri．sgcc．com．cn滑动模态面向平衡点滑动，从而产生抖动问题；文献[11]以抑制PWM整流器电流和功率无脉动来计算转子电流指令值，有效抑制了电流和功率脉动，但是这种方法需要对电网电压和电流进行分序，大量陷波器的使用使得计算量加大，利用多PI控制需要对基波和各次谐波分别进行控制，使得控制复杂化，而且计算的转子指令受电机参数影响；文献[17．18]在转子电流内环采用PI．R控