变速风力发电最大风能捕获控制方法

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1、ELECTRICDRIVE2Ol1Vot．41No．5电气传动2011年第41卷第5期变速风力发电的最大风能捕获控制方法马小亮(天津电气传动设计研究所，天津300180)摘要：有两种最大风能捕获控制策略：转速控制和功率控制。转速控制较直接、好理解，容易被做过电动机调速的人们接受。但是，大量实际系统都采用功率控制。分析了转速控制的问题及介绍功率控制的工作原理。最后给出一个实用的双馈风力发电机的控制框图，供参考。关键词：最大风能捕获；转速控制；功率控制；功率和转矩冲击中图分类号：TM614文献标识码：AControlStrategiesofVariableSpee

2、dWindGeneratorforCapturingMaximumWindPowerMAXiao—liang(TianjinDesignandResearchInstituteofElectricalDrive，n口in300180，China)Abstract：Therearetwokindsofcontrolstrategiesforcapturingmaximumwindpower：speedcontrolandpowercontro1．Speedcontrolismoredirect，easiertounderstandandtobeacceptedb

3、ythepersonswhofamil—Jarwithvariablespeedmotordrives．Unfortunately，mostpracticesystemsadoptpowercontro1．Theproblemsofspeedcontrolwereanalyzedandthetheoryofpowercontrolwasintroduced．Finally，apracticecontrolblockdiagramofdoubly—fedwindgeneratorwasshown．Keywords：capturingmaximumwindpowe

4、r；speedcontrol；powercontrol；surgesofpowerandtorque速给定=厂()，反馈量是发电机实际转速，通1引言过控制使跟随其给定变化。功率控制系统的可再生的绿色新能源开发是世界与我国最重给定量是从发电机实际转速和P／P一要和急需解决的任务之一，风力发电是其中最接f(n／n，)曲线最大点算出的功率给定P一近实用和推广的一种，已引起人们极大关注。，()关系，反馈量是从输出电压和电流算出的风风力涡轮机的输出功率是风速、转速和桨叶力发电实际输出功率P，通过控制使功率P跟随倾角的三维非线性函数。在桨叶倾角口固定为最其给定P变化。小值

5、条件下，输出功率P／P与涡轮机转速n／n和风速的关系示于图1。从图1中看出，对应于每个特定的风速，都有一个最大输出功率点，：风速越高，最大值点对应的转速越高。如果能随0．40风速变化改变转速，使得在所有风速下都工作于最大工作点，则发出电能最多，否则发电效能将降低，因此功率>1Mw的风电机组都采用变速发图1P／PN—f(n／nN，)电，以期捕获最大风能。桨叶倾角控制只在高Fig．1P／PN=f(n／nN，口)风速时投入工作，用来限制最大功率输出和最高转速。转速控制较直接、好理解，特别容易被做过实现最大风能捕获任务的控制方法有两种：转电动机调速的人们接受。前一段时

6、间笔者看了许速控制和功率控制。转速控制系统的给定量是从多有关最大风能捕获的研究报告和论文，其中不风速和P／Pw—f(n／n，)曲线最大点算出的转少都基于转速控制，有的还把如何改善调速性能作者简介：马小亮(1939一)，男，教授级高工，博士生导师，EmaiI：xlm—td@sina．corn3电气传动201i年第41卷第5期马小亮：变速风力发电的最大风能捕获控制方法作为研究目标。很遗憾，实际的最大风能捕获控制大多不用转速控制，而是采用功率控制，本文探讨其原因。第2节分析转速控制的问题，第3节介绍功率控制的工作原理，最后给出一个实际的喜双馈风力发电机的控制框图，供

7、参考。2转速控制的问题转速控制的核心是转速给定计算和转速调节器ASR，它的简化框图如图2所示。图3风力涡轮机特性及调速过程Fig．3Windturbinecurvesandspeedadjustingprocessif一-．．·⋯}========图2转速控制的简化框图i}⋯⋯⋯．一rFig．2Simplifiedblockdiagramofspeedcontrol—l⋯⋯⋯L—一从风速测量仪来的风速信号，经n计算环十f节，根据涡轮机特性算出其最佳转速值，作v为调速P系统的转速给定，送至转速调节器ASR的输入，它的反馈信号是发电机实际转速n，来自编码图4转速控

8、制的波形不惹图器。ASR的输出是发电机