兆瓦级变速恒频风电机组变速变桨距控制技术研究

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1、EIECTRICDRIVE201OVo1．40No．4电气传动2010年第4O卷第4期兆瓦级变速恒频风电机组变速变桨距控制技术研究马蕊，鄂春良。，付勋波。，许洪华。(1．中国科学院电工研究所，北京100080；2．中国科学院研究生院，北京100190；3．中国科学院风能利用重点实验室，北京100190)摘要：根据风速的大小，将变速恒频风力发电机组整个并网运行阶段划分为4个区域，每个区域采用不同的控制算法。在额定风速以上，为应对极端风况，引入2个变桨控制器，分别对发电机转速和加速度进行控制。利用风力发电领域权威仿真软件——GHBladed对控制算法进行了仿真验证。将控制策略应用

2、在某风力发电场的双馈风力发电机组上，获得了较为理想的效果。关键词：变速恒频；变桨距控制；风力发电；稳定性中图分类号：TM6l4文献标识码：AVaryingSpeedandPitchControlStrategyofMWVariableSpeedConstantFrequencyWindTurbineMARui’，EChun—liang～，FUXun—bo’。，XUHong—hua’。(1IInstituteofElectricalEngineering，ChineseAcademyofSciences，Beijing100080，China；2．GraduateUnivers

3、ity，ChineseAcademyofSciences，Beijing100190，China：3．KeyLaboratoryofWindEnergy，ChineseAcademyofSciences，BeijinglO0190，China)Abstract：Theoperationsectionisdividedintofourregionsaccordingtothedifferentcontrolstrategies，dif—ferentregionswithdifferentcontrolalgorithm．Abovetheratedwindspeed，twopit

4、chcontrollerswhichcontrolgeneratorspeedandacceleratespeedrespectivelyareintroducedtorespondextremewindspeed．SimulationsareconductedintheprofessionalsoftwareBladedbasedontheproposedcontrolstrategies．Finally，thefieldexperimentsarecarriedoutinwindplantofdoubly—fedwindturbine．Thestabilityandval

5、idityofcontrolstrat—egiesareprovedcompletely．Keywords：variablespeedconstantfrequency；pitchcontrol；windpower；stability具有调节功率因数，减少运行噪声等优点_4]。1引言变桨距是指安装在轮毂上的叶片可以借助控制技近年来风力发电产业在全球得到迅速发展，术改变其桨距角的大小，从而改变叶片气动特性，风能已成为世界上发展最快的清洁能源，全球风使桨叶和整机的受力状况大为改善，并且可以提电装机容量迅速增长。变速恒频风力机可以有效高风力机在高风速时的输出功率。变桨距控制不提高风

6、能利用效率和风力发电系统的稳定性，减仅可以稳定输出功率，使风电机组具有更好的启少风力发电系统对电网的不良影响，2O世纪9O动和制动性能，而且通过优化控制算法还可以降年代中期以后得到迅速发展，并逐步取代恒速风低风电机组的载荷及转矩脉动，以延长风电机组力发电机组LJ]。变速是指在风力发电的过程中，的使用寿命L7]。发电机转速可以随风速变化而变化，从而调节风变速恒频风力发电系统模型如图1所示。风力机的输入功率]。变速控制不仅可以提高风力发电机的所有动作都是在控制系统发出命令的能转换效率，减小风力机和传动链的磨损，而且还指挥下完成的，因此，控制技术是风电机组的最核作者简介：马蕊(19

7、83一)，女，硕士研究生，Email：marui@mail．iee．ac．cn7电气传动2010年第4O卷第4期马蕊，等：兆瓦级变速恒频风电机组变速变桨距控制技术研究心技术之一。主控制器根据风速、发电机转速和公式近似表示：电功率等发出桨距角参数命令和电磁转矩参数命c一(O．44_o．。167f1)sin[卜令，送至变桨距系统和变流器。变桨距系统是指变桨执行机构，它按照主控制器的给定调整风轮0．00184(一3)p(2)由式(2)绘出变速变桨距风力机特性曲线如图2叶片的桨距角并且把实际值和运行状况反馈到主