双馈风力发电机运行控制特性仿真研究

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1、‘电气自动化)2010年第32卷第5期新能源发电控制技术TheNewEnergyPowerControlTechnology双馈风力发电机的运行控制特性的仿真研究六刘大贵王维庆王海云1,2张新燕1,2赵海岭(1．新疆大学电气工程学院，新疆乌鲁木齐830047；2．西安交通大学电气工程学院，陕西西安7lO049)摘要：介绍了双馈风力发电机组运行的基本原理和采用定子磁链定向的矢量控制策略。基于Matlab／Simulink仿真软件，在额定风速以下受到阵风扰动时，对发电机组最大风能捕获进行了仿真研究，并验证了所采用控制策略的可行性，可以实现发电

2、机有功功率P和无功功率Q的独立调节，对实际的控制策略提供理论指导意义。关键词：风力发电双馈定子磁链定向矢量控制【中图分类号]TM614；TM743【文献标识码】A【文章编号】1000—3886(2010)05—0048—04TheResearchofSimulationOnOperationandControICharacteristicsofDoubly．FedWindGenerator]JuDagIJiWangWeiqing‘WangHaiyun‘，ZhangXinyan。’ZhaoHailing(1．CollegeofElectri

3、calEngineering,XinjiangUniversity,UrumqiXinjiang830047，China)(2．CollegeofElectricalEngineering,’∞JiaotongUniversity,Xi’ⅡnShanxi710049，China)Abstract：ThepaperintroducesprincipleofDFIGoperationandthevectorcontroltechniqueorientedbythestatorfluxofthegenerator．Thepaperisbased

4、onMatlab／Simnlinktocarryonthesimulationsofcaptureofthemaximumwindpowerwhenthereisasuddenlychangeofndspeedundertheretcdwindspeed．TheresultdemonstratetheavailabilityoftheadoptedcontroltechniqueandcaiTyouttheindependentlymodulationoftheactiveandreactivepowerandhaveveryimport

5、antguidancesignificationonexperimentalsystems．Keywords：windgenerationdoubly—redinductiongenerator(DFIG)statorfluxorientedvectorcontrol0引言1双馈风力发电机组的基本原理最近二十年间，风力发电技术发展迅速，兆瓦级变速恒频双馈双馈风力发电系统结构框图如图(1)所示。由风速模型、风力风力发电机组在风力发电中得到了广泛的应用，目前已经成为世机、齿轮箱、双PWM变频器、双馈异步发电机、滤波器和控制系统界各国风力发电场

6、的主流机型⋯。将电力电子变流技术、矢量变换等几部分构成。控制技术和微机信息处理技术移植于双馈风力发电机组之中，获当风力机转速to，变化时，为了保证发电机输出的定子电压频得了一种全新的、高质量的电能。因此，本文研究对双馈风力发电率to不变，应按式(1)调节交流励磁电源的频率toz机组实现最大风能捕获，以及采用定子磁链定向矢量控制策略对tO1=tO，±(1)发电机的有功、无功功率进行独立调节，并进行了仿真验证，为实即当发电机的转速小于定子旋转磁场的转速时，电机处于亚现实际的控制策略提供理论指导意义。同步运行状态，变频器向发电机转子供电，定子输

7、出电能至电网，式(1)取正号；当电机处于超同步运行状态时，发电机定子和转子同时输出电能至电网，变频器能量反向流动，式(1)取负号。图中双PWM变频器能够满足交流励磁双馈风力发电机的运行要求，实现转差功率在发电机转子与电网之间的双向流动。从式(1)中可以看出，若要使得定子电压频率m-不变，保持与电网频率一致，需要采取控制策略调节交流励磁电源的频率toz发生相应的变化，这就是变速恒频双馈风力发电机组运行的基本原理。双馈风力发电机组输出功率与风速的3次方成正比：P=吉(2)图1双馈风力发电系统结构框图式中，P为空气密度；为风速；A为风力机扫掠面

8、积；★基金项目：国家自然科学基金资助项目(50867004)新能源发电控制技术‘电气自动化)2olo年第32卷第5期TheNewEnergyPowerControlTechnology1．61