交流励磁变速恒频风力发电机空载并网研究

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1、第45卷第1O期电力电子技术Vo1．45，No．102011年l0月PowerElectronicsOctober2011交流励磁变速恒频风力发电机空载并网研究郭凤仪，石立志(辽宁工程技术大学，电气与控制工程学院，辽宁葫芦岛125105)摘要：随着风电机组单机容量的不断增大，发电机并网时的电流冲击已不能忽视。必须对并网控制技术进行深入研究。此处探讨了交流励磁变速恒频(AC．excitedVariable．speedConstant-frequency，简称AEVSCF)风力发电系统的运行原理。研究了AEVSCF风力发电机与电网间的连接特性．即可通过励磁控制调

2、节发电机输出以满足并网条件。建立了双馈异步发电机(DFIG)在d，q坐标系下的数学模型，并采用定子磁链定向方式，推导了DFIG空载并网控制策略。最后通过并网控制实验验证了AEVSCF风力发电机建模及控制的正确性与有效性。关键词：风力发电机；变速恒频；交流励磁；定子磁链定向中图分类号：TM315文献标识码：A文章编号：1000—100X(2011)10—0057—03IdleLoadGrid-connectionofAC·excitedVariable-speedConstant-frequencyWindPowerGeneratorGU0Feng—yi．SH

3、ILi—zhi(LiaoningTechnicalUniversity，Huludao125105，China)Abstract：Withtheincreasingcapacityofwindpowergenerators，thecurrentimpactongridconnectioncannotbeig—nored，thusthedconnectiontechniquesshouldbeinvestigatedindepth．ThispaperdiscussesthefunctionprincipleofAC·exitedvariable—speedco

4、nstant-~equeney(VSCF)windpowergenerationsystemandthecharacteristicsofcon—nectionbetweenAC—excitedVSCFwindpowergeneratoranddareanalyzedtomakegeneratoroutputvoltagemeetgrid—connectionconditionbyexcitationcontro1．ThedynamicmathematicalmodelofVSCFdouble—fedinductiongener-ator(DFIG)ind，

5、qcoordinatesystemisestablished，statorfluxorientationisadoptedtodeduceno—loadgrid—connec—tioncontrolstrategyofDFIG．Grid-connectioncontrolisstudiedbytheexperiment．TheexperimentalresultsverifythecorrectnessandvalidityofthemodelingandcontrolofAC—exitedVSCFwindpowergenerator．Keywords：wi

6、ndpowergenerator；ariable—speedconstant-~equency；AC-excited；statorfield—orient1引言2AEVSCF风力发电系统运行原理与恒速恒频发电技术相比。风力发电技术中图1示出AEVSCF风力发电系统。系统采用的AEVSCF发电方式具有显著的优越性．不仅大DFIG，DFIG定子绕组并接到电网上，转子绕组外大提高了风能的转换效率，降低了由风施加到风接三相转差频率变频器实现交流励磁。由于定、转力机上的机械应力．还通过对风力发电机转子交子两侧都有可能产生能量馈送．故称之为双馈风流励磁电流的频率、相位和

7、幅值的可调控制[1-21，力发电机。实现了发电机同步转速上下较大范围内的变速恒电网频运行。发电机并网作为风力发电系统正常运行的起点．其主要要求是限制发电机在并网时的瞬变电流。避免过大的电流冲击电网。发电机并网技风力机DFIG术已经成为风力发电技术中不可忽视的环节。分别为DFIG定子电流和转子励磁电流频率；n-为定子磁场在VSCF双馈风力发电系统中。通过控制发电机转速；n为转子磁场相对于转子转速；为转子电角速度。转子电流．可以在变速运行中的任何转速下满足图1AEVSCF风力发电系统原理图并网条件．实现成功并网，这正是AEVSCF发电方DFIG在稳定运行时，其定

8、、转子的旋转磁场式的优势所在【3]。保持相对静止，则