双馈感应风力发电机直接转矩控制研究

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1、万方数据双馈感应风力发电机直接转矩控制的研究Resea托hofDTCforDoubly—fedInductionWindGenerator黄慧敏，裴加强(兰州交通大学自动化与电气工程学院，甘肃兰州730070)HuangHui—min，P。iJia—qiang(Aut0盯旧tionandE1echjcalEngineeringsch础，Lmzh叫JiaotoIlgUniVe商ty，G觚轴I朋zh叫730070)摘要：直接转矩控制技术已经广泛应并j于感应发电机的调速控制领域．并已取得良好的控制效果，而双馈

2、风力发电机的直接转矩控制主要王=作在低频Ⅸ域，并且它的低频特性是一个研究热点。文章对变速怄频双馈风力发电机直接转矩控制进行了理论分析．阐述了它的r作原理结构，推导m具体的控制方程，并对它进行仿真，结果证明双馈感臆风力发电机直接转矩控制在风力发电系统中具有利用率高，并嘲冲击小。并网速度快的优点。关键词：双馈风力发电机；直接转矩控制：风力发电系统；模型；仿真中图分类号：TM315文献标识码：B文章编号：l003加107(20lo)06-0042埘^h『h·ctDTCtechnoIogyi8Wide～used

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7、energygeneratIonsy8tem；mE，deIIng；sImulatl∞CLcnumb嚣TM315加伽呻吐∞dEB^r蝴--珏1003—010“2010)06—0042—031引言由于当前人类发展所共同面l临的两大问题：一是能源枯竭，如煤炭、石油和天然气等常规能源储量日益减少；二是生态环境的恶化。基于上述的两大问题，开发和利用可再生无污染能源对于人类生存环境的改善意义重大，风力发电是大规模利用风能最经济的方式。因此，国内外都很藿视风能的开发利用。目前，在风力发电领域，双馈发电机的应用逐渐占有

8、重要地位，使用它可以充分利用风能，它能根据风力发电机转速的变化，来调节转子励磁电流频率等参数，保持输出电压频率稳定提高风电能量转换效率，由于通过转速来调节转子励磁频率很难保证双馈发电机输出功率的稳定，为此，国外学者已将直接转矩控制技术应用于变速恒频双馈风力发电机中，而我围仍处于起步阶段。本文尝试了这种技术，建立数学模型，并进行了基本的仿真。2双馈发电机直接转矩控制的基本原理在风力发电系统中将双馈电机定子接到工频电网上，转子接到四象限变频上，使定转子同时馈电，所以是双馈发电机，利用原理得出双馈发电机的等效

9、电路如图l所示。由等效电路图得定、转子的有功功率和无功功率的表达式如下：路导[Rs(争)】+R妤R+x冉xM2挚+鼍磐x舶sina—c舯a)图1等效电路图绿色质量工程忙普附Ⅻ【xs)(R+x釉x姗(争)2附孙鼍》x”‘忙半()(R+ⅫⅨs)(R+x水一x姗({})2(xs+糊+羊}xM‘u1Ju扯，(ClcosⅨ+C2sin仅)睛告畔争+xs附x曲争+xM[RⅨ一争附x舳一号些x“cIsind+c2cosa)QR-善丢{ⅨR+x曲Rs2+()(s+xDⅨs)【。+xM()【一x胡}+!咎奠xM·QR-老

10、}{ⅨR+x曲Rs2+()(s+xDⅨs)【n+x”()【一x胡}+晋xw’(clcos俚一C2sinⅨ)因考虑直接转矩的特点，双馈电机的模型应建屯在转子d-q旋转坐标系￡，定子电压电流与磁链折算到转子侧，得到双馈电机的数学表达式为：鼢Rs褂玳抄·[善】廿唯H爿II，为转子同步旋转坐标系d轴与三相静Ih坐标系a轴之2010第06期四万方数据醒昱登k虫间的夹角。由于双馈发电机转子对温度不敏感，所以转子磁链采用u—i模型，表达式为：r巾一I(u