变步长爬山法在双馈风力发电系统最大风能跟踪控制中应用

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1、第41卷第9期电力系统保护与控制Vl01．41No．92013年5月1日Power：SystemProtectionandControlMay1，2013变步长爬山法在双馈风力发电系统最大风能跟踪控制中的应用钟沁宏，阮毅，赵梅花，谈立(上海大学机电工程与自动化学院，上海200072)摘要：变步长爬山法能不依赖风速检测或风机功率一转速特性曲线而实现风力发电系统的最大风能跟踪，具有良好的应用前景首先根据风机运行特性给出了直流机模拟风机方案，详细论述了变步长爬山法的原理及在双馈风力发电系统中的实现方法。然后将该方法应用于基于定子电压定向的双馈发电机矢量控制策略中，搭建了带直流机模拟风机

2、的双馈风力发电系统实验平台。实验结果验证了在风速变化的情况下系统能自动搜索达到对应风速的最佳转速，实现风机最大风能捕获，并具有对快变风速的响应能力，验证了控制方案的正确性和可行性。关键词：双馈风力发电；最大风能跟踪；变步长爬山法；风机模拟Applicationofvariable—stephillclimbingsearchinginmaximumpowerpointtrackingforDFIGwindpowergenerationsystemZHONGQin-hong，RUANYi，ZHAOMei·hua，TANLi(SchoolofMechatronicsEngineeri

3、ngandAutomation，ShanghaiUniversity,Shanghai200072，China)Abstract：Variable·-stepHillClimbingSearching(HCS)CanrealizeMaximumPowerPointTracking(MPPT)ofDoubly·-FedInductionGenerator(DFIG、windpowergenerationsystemwithoutmeasuringthewindvelocityorobtainingthewindturbine’Spower-speedcurve，andhasabri

4、lliantfuture．Thispaperfirstlyproposesawindturbineimitationmethodbasedonitsoperationcharacteristics．Then，aDFIGMPPTcontrolstrategybasedonvariable·stepHCSispresented．ThenthemethodisappliedtotheDFIGvectorcontrolstrategydirectedbystatorvoltage．Atlast，anexperimentplatformwithDCsimulationmachineisbu

5、ilt．Theexperimentresultsshowthattheproposedvariable-stepHCSCannotonlysearchtheoptimumspeedautomaticallyandrealizeMPPbutalsohastheabilityofrespondingtothepolytropicwind．Thefeasibilityandefectivenessofproposedcontrolstrategyarevalidated．Keywords：DFIGwindpowergeneration；MPPT；variable·stepHCS；win

6、dturbineimitation中图分类号：TM619文献标识码：A文章编号：1674-3415(2013)09-0067·07o引言蓄：重量和成本，双馈风力发电变速恒频(VariableSpeedConstantFrequency，双馈风力发电系统最大风能跟踪控制的主要VSCF)风力发电系统在风速变化的情况下通过调节方法有]：最佳叶尖速比法、最佳功率一转速曲线发电机组转速，在较宽的风速范围内使风机始终运法和爬山法。最佳叶尖速比法在风机固定桨叶节距行于最佳叶尖速比，提高了风能转换效率。双馈风角的情况下，根据检测的风速调节DFIG转速，使力发电系统作为变速恒频风力发电系统的一种主

7、流风机运行于最佳叶尖速比，从而捕获最大风能。但形式，发电机采用双馈感应电机(Doubly—Fed风速的测量不仅会增加成本，测量精度也难以保InductionGenerator，DFIG)，串接在转子回路的励证【2J。最佳功率一转速曲线法根据风机特性，通过磁变换器容量仅为整个电机容量的30％左右，从而控制DFIG输出功率控制风机输出机械功率，从而间接控制机组转速，使风机运行于最佳叶尖速比。基金项目：上海大学研究生创新基金(SHUCX120098)．68．电力系统保护与控制而DFIG