直驱永磁风力发电系统仿真与优化控制.pdf

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1、第42卷第9期电力系统保护与控制、，o1．42NO．92014年5月1日PowerSystemProtectionandControlMay1，2014直驱永磁风力发电系统仿真与优化控制管维亚，吴峰，鞠平(河海大学能源与电气学院，江苏南京211100)摘要：分析了直驱永磁风力发电系统的基本原理及各模块的控制策略，在Matlab／Simulink中搭建风电系统及其控制器的仿真模型，仿真验证了模型的正确性。在发电机精确模型的基础上，忽略发电机定子暂态得到实用模型，并对两种模型的适用性进行讨论。仿真分析表明：当

2、分析发电机本身的动态问题时，可采用精确模型；当进行并网计算时，实用模型和精确模型均可以准确描述。最后利用粒子群算法对直驱永磁风力发电系统中的控制器参数进行优化，提高了系统的动态特性，实验结果验证了该直驱永磁风力发电系统控制器参数优化方法的有效性和可行性。关键词：风力发电；永磁同步发电机；控制器；模型比较；参数优化Simulationandoptimizedcontrolofdirect—drivepermanentmagnetwindpowersystemGUANWei-ya，WUFeng，JUPing(

3、CollegeofEnergyandElectricalEngineering，HohaiUniversity，Nanjing211100，China)Abstract：Thispaperanalyzesbasicprincipleandcontrolstrategyofdirect—drivepermanentmagnetwindpowergeneration(PMSG)systemandbuildsthesimulationmodelinMatlab／Simulink．Themodelisproved

4、tobecorrectbysimulationresults．Thispaperalsocomparesaccurategeneratormodelandtheutilitygeneratormodelwhichstatortransientisneglectedanddiscussestheapplicabilityofthetwomodels．Simulationresultsshowthattheaccurategeneratormodelisavailabletoanalyzedynamicpro

5、blemofgenerator；bothaccurategeneratormodelandutilitygeneratormodelcanaccuratelydescribegrid—connectedproblems．Finally，theparametersofcontrollersofdirect-drive(PMSG)systemisoptimallydesignedbyusingparticleswarmoptimization，whichimprovesthesystemdynamicchar

6、acteristics．Simulationresultsindicatethefeasibilityandtheeffectivenessofthisoptimizationmethod．ThisworkissuppoaedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．51I90102andNo．51137002)．Keywords：windpowergeneration；permanentmagnetsynchronousgenerator(PMSG)；co

7、ntroller；modelcomparison；parameteroptimizmion中图分类号：TM313文献标识码：A文章编号：1674．3415(2014)09-0054—07时，选取不同阶次的发电机模型可以对应解决不同0引言类型的问题L8J。文献[10】研究了适用于小干扰稳定直驱永磁风力发电系统较其他风力发电系统分析的双馈感应电机降阶模型；文献[11】建立了直而言，其转速可在大范围内变化，其风能转换为电驱永磁发电系统的动态数学模型；但对直驱永磁发能的效率较高l1J。该系统直接由风机驱动，省去齿

8、电系统中不同发电机模型的适用性还需深入研究。轮箱等中间环节，减少了维护费用和发电系统的噪在对直驱永磁风力发电系统进行仿真的过程音，同时降低了部分机械损耗【2J。发电机转子由永中，合适的控制器参数能够有效地改善系统动态特磁材料构成，无需励磁控制，控制相对简单【41。因性。然而目前国内外较多文献侧重于对风力发电系此，基于直驱永磁风力发电机的风力发电系统具有统的模块模型做定性分析，仅有少量文献提到了风转速可调，效率较高，控制灵活等特