双馈变速恒频风力发电系统矢量控制模型研究

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1、《电气自动化>2O10年第32卷第4期新能源发电控制技术TheNewEnergyPowerControlTechnoloqv双馈变速恒频风力发电系统矢量控制模型的研究上海理工大学光电信息与计算机工程学院(上海200093)谭刚雷郝润科朱军摘要：利用定子磁链定向矢量控制方法，在同步坐标系下，双馈电机模型的基础上，建立了矢量控制方程式，通过控制转子电流的转矩分量币口励磁分量来调节定子输出的有功功率和无功功率；并且利用Matlab／Simulink仿真软件，建立了系统的仿真模型，对系统的定子磁链矢量控制策略、风力机最大风能捕

2、获和变速恒频运行方式进行了仿真实验研究，为机组的实际控制提供了参考和依据。关键词：变速恒频风力发电双馈电机矢量控制【中图分类号]TM614；TM743[文献标识码】A[文章编号】1000—3886(2010)04—0066．05StudyonVectorControlModelofVariable-speedConstant—frequency．Double-fedWindPowerGenerationSystem(UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai

3、200093，China)TanGangleiHaoRunkeZhuJunAbstract：Usingthevectorcontrolstrategyofstatorfieldorientation，atthebaseofthemodelofthedoubly．fedmachineonthesynchronousCO．ordinate，vectorcontrolformulaisbuilt．Bycontrollingtorquecomponentandtheexcitationcomponentoftherotorcu

4、rrent，theactiveandreactivepowerwhichareexposedbythestatorareregulated．ThesimulationmodelofthesystemisfoundedbythesoftwareMatlab／Simulink．Thevectorcontrolstrategyofstatorfluxlinkage，thecaptureofthemaximalwindenergyofwindturbineandoper-atingmodeofvariablespeedcons

5、tant~equencyarestudiedbythesimulationexperiment，providesreferenceandbasisfortheactualmachineunitcontro1．Keywords：variablespeedconstant~equency(VSCF)windpowergenerationdoubly—fedinductiongeneratorvectorcontrol0引言电源供电，转子侧变换器向转子绕组馈入励磁电流，完成定子磁链变速恒频发电是从20世纪70年代发展起来的一

6、种新型发电定向矢量控制任务，实现最大风能捕获和定子输出有功、无功的调方式，它将电力电子技术、矢量变换控制技术和微机信息处理技术节；当电机亚同步速运行时，向转子中馈人能量，作逆变器运行；当引入到发电机控制之中，获得了一种全新的、高质量的电能获取方电机超同步速运行时，从转子中吸收能量，作整流器运行，并通过式。它可以最大限度的捕获风能，在很大风速范围内使系统可以网侧变换器将能量回馈到电网；当电机以同步速运行时，向转子馈按最佳效率运行⋯。人直流励磁电流，实际作斩波器运行。网侧变换器运行方式类似交流励磁变速恒频发电是在双馈电机的

7、转子中施加转差频率于转子侧变换器，实现能量双向流动的同时，还可调节整个系统的的电压(或电流)进行励磁，调节励磁电压的幅值、频率和相位，实无功功率。相对于传统的循环变流器，作为励磁电源的双PWM变现定子恒频恒压输出。采用交流励磁的绕线式双馈感应发电机换器输入输出特性更好，电力谐波更低，调速调频范围更宽。而且(DFIG)的变速恒频风力发电系统的基本构成如图1所示。随着大功率IGBT器件和控制方法13趋成熟，双PWM变换器将会图1中转子由两个“背靠背”连接的电压型PWM变换器(分更多的应用于兆瓦级的变速恒频风力发电系统】。别

8、记作转子侧变换器和网侧变换器，总称为双PWM变换器)励磁本文主要讨论假设网侧变换器控制直流母线电压恒定的情况下，通过控制转子侧变换器来对双馈电机进行矢量控制的策略和电圈实现。1风力机的基本特性风力机通过叶片捕获风能，将风能转换为作用在轮毂上的机械转矩；机械转矩再通过传动装置传递给发电机，带动发电机转子转动，通过电磁感应产生电能，通