双馈风力发电系统优化控制

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1、研究与开发双馈风力发电系统优化控制刘海营管萍(北京信息科技大学自动化学院，北京100192)摘要本文双馈风力发电系统，提出了一种基于滑模理论的非线性控制方法，选择风力机转速和最优转速的差值为滑模面，设计滑模控制器。此外，采用定子磁链定向的矢量控制技术，实现有功功率、无功功率的解耦控制。最后，根据风力机最优功率运行曲线，对6kW的双馈风力发电系统进行最大风能追踪控制研究。仿真结果表明，在给定随机风速情况下，风力机能基本保持最佳叶尖速比和最大风能利用系数，最大限度的输出功率，实现最大风能追踪控制，减小机械载荷

2、。关键词：双馈风力发电系统；风力机；最大风能追踪；滑模控制OptimalControlofDoublyFedInductionGeneratorSystemsLiuHaiyingGuanPing(SchoolofAutomation，BeijingInformationScienceandTechnologyUniversity,Beijing100192)AbstractAnonlinearcontrolmethodbasedontheslidingmodetheory1Spresentedforthe

3、doublyfedwindpowergenerationsystem．Thedifferencebetweenthespeedandtheoptimalspeedofthewindturbineisselectedastheslidingmodecontroller．Inaddition，thecontrolsystemadoptsthevectorcontroltechnologyofstatorfluxorientation，andrealizesthedecouplingcontrolofactiv

4、epowerandreactivepower．Finally,accordingtothewindturbineoptimalpowercurve，doublyfedwindpowergenerationsystemof6kWformaximumwindpowertrackingcontrolisstudied．Simulationresultsshowthattheunderthegivenstochasticwindspeed，windturbineremainedoptimaltipspeedrat

5、ioandthemaximumwindenergyutilizationcoeficient，achievingthemaximumOUtputpowerandmaximumpowerpointtrackingcontrol，reducingthemechanicalload．Keywords：double—fedinductiongeneratorsystem；windturbines；maximumpowerpointtrackingcontrol；slidingmodelcontrol为了保证双馈风

6、力发电机组输出功率最大，一振动是整个风电系统控制研究的重点。般在额定风速以下，要求风力机保持最佳叶尖速比，大多数风能转换系统采用的发电机类型主要有才能获得最大的气动功率，风速变化、桨距角的调双馈感应发电机、自励式发电机、永磁同步发电机。整和叶失速比的变化都影响风力发电机组的输出功本文采用双馈发电机，因为其具有如下优点：首先，率【l】。本质上风电机组的控制目标就是通过一定的能在较大的风速范围内正常运行；其次，能产生恒控制方法时风轮的转速跟随风速的变化，保持最佳频的有功功率；最后，能实现有功功率、无功功率叶尖

7、速比，实现最大风能追踪的控制。由于风电机的解耦控制。组本身具有多变量、惯性大、非线性等特点，传统滑模控制的“滑动模态”可以进行设计且与对的控制方法很难保证跟随风速的变化，而且风速快象参数及扰动无关，因此，滑模控制具有快速响应、速变化的情况下，严格跟踪风速又会引起较大的机对参数变化及扰动不灵敏、无需系统在线辨识、实械振动，对机械部件造成损害。因此，针对双馈风现简单等优点，确保状态轨迹在期望的滑模面附近电机组非线性和风速随机性等特点，应用非线性的运动。对双馈风力发电系统最大风能跟踪来讲，正控制方法实现风电机组

8、的最大风能追踪和降低机械是需要系统运行在最佳功率曲线上，因而滑模控制2o16年第3期嘲l—I藏求l13研究与开发正好成为有效的工具。式中，S、r分别代表定、转子侧变量；d、q分别本文通过转速控制方法优化风力发电系统输出代表同步旋转坐标系的坐标轴；“、i、分别代表最优转矩，最后以6kW双馈风力发电系统为研究对电压、电流和磁链；、分别代表电阻和电感值；象，进行最大风能追踪的仿真研究。疗。代表极对数；P、Q代表有功功率和无功功率；‰