小型脱网风力发电系统功率优化控制

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1、第5期机械设计与制造2012年5月MachineryDesign&Manufacture93文章编号：1001—3997(2012)05—0093-03小型脱网风力发电系统功率优化控制术董永强王武白政民(许昌学院电气信息工程学院，许昌461000)Optimalcontrol0fsmallstand-alonewindpowergenerationsystemDONGYong—Qiang，wANGWu，BAIZheng—Min(SchoolofElectricalandinformationEngineering，Xucha

2、ngUniversity，Xuchang461000，China)【摘要】脱网小型风力发电系统对边远地区供电具有无可比拟的优越性。构建了以鼠笼式感应电机为发电系统的脱网小功率风力发电系统，给出了主电路拓扑结构。实现了空气动力学子系统、机械传动链子系统的分析和建模，结合鼠笼式感应电机的矢量控制，详细设计了系统的功率控制环，在MATLAB环境下进行了系统仿真，仿真结果表明，该系统能实现小功率风力发电系统的功率跟踪优化控制。关键词：小型风力发电系统；鼠笼式感应电机；矢量控制；功率控制；仿真【Abstract】Thewindpowe

3、rgenerationsystembasedonsquirrel-cageinductiongenerator(SCIG)wasconstructedassmallstandalonewindpowergenerationsystemhastheincompara]gleadvantagetothepow——ersupplyatruralareas．ThetopologystructureofsmallstandalonewindpowergenerationsystemWaspro—posed．Themathematica

4、lmodelsofaerod3namicssubsystem，drivetrainsubsystemareanalyzedandcreated．WiththeopinionofSCIGvectorcontrol，thepowercontrolloopWasdesignedandsimulatedunderMAT-LABsoJtware，thesimulationresultshowsthiscontrolsystemcartrealizeoptimalpowercontrolforsmallwindpowergenerati

5、onsystem．Keywords：Smallwindpowergenerationsystem；Squirrel-cageinductiongenerator；Vectorcon-trol；Powercontrol；Simulation中图分类号：TH16，TP273，TM341文献标识码：A有一定的理论和工程意义。以鼠笼式感应发电机为对象构建小功1引言率变速定桨距风能转换电磁子系统，结合风力机空气动力学模型风能是可再生能源中最重要的能源之一。风【力发电对于改善的分析和建模，给出了传动装置模型和鼠笼式感应电机模型，并结能源

6、结构、推动生态和环境建设具有十分重要的意义。大型风【力发合MATLAB／Simulink软件实现了系统的三闭环控制策略，通过系电机组可建在风能集中、电能便于传输的地方，其投资大，但由于统仿真说明风力发电系统的最优控制特I生跟踪。其规模效益、性价比高、发展较快、相应的控制系统也较完善，通常采用具有标准化硬件及组态开发环境的集散型控制系统，并具有2小型脱网风力发电系统组成功率控制、无功补偿控制、软切入控制、调向控制等功能n1。在远离独立运行的小型风力发电系统一般包括能量产生环节，能电网的边远地区，采用小型风力发电系统为局部负载提

7、供电力，不量存储环节和能量消耗环节三部分，基于笼型感应电机的小型风仅可以减少一次『生巨额投资，还可以免除火力发电系统的温室气力发电系统，如图1所示。能量产生环节由风力机、传动系统、发体排放，改善环境，增强能源的多样化，有益于可持续胜发展。小型电机等组成；能量消耗环节可以是斩波后直接直流负载消耗，也风力发电系统有投资小、使用灵活的特点。非常适合于解决居住相可以是通过逆变后供给交流负载使用，能量存储环节通过蓄电池对分散、风力资源较好无电地区居民的生活及生产用电问题由于实现。由于在系统中，进行能量控制的环节较多，既可以通过对鼠使用

8、环境的特殊J生，小型风力发电系统的经济性和可靠性至关重笼式发电机进行矢量控制实现，也可以通过对斩波器进行控制实要口。很多学者从不同侧面展开了对小型风力发电系统的研究。文现，此处以发电机优化控制为研究对象。献分析了小型风电系统功率控制算法，对爬山算法和变步长算法进行了比较研究13]。文献分析