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《變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)的仿真研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、維普資訊http://www.cqvip.com第23卷第3期電力科學與工程V01．23．N0-32007年7月ElectricPowerScienceandEngineeringJul一2007變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)的仿真研究李亞林，李含善，任永峰，王政(內(nèi)蒙古工業(yè)大學信息工程學院，內(nèi)蒙古呼和浩特010051)摘要：從交流勵磁雙饋發(fā)電機的數(shù)學模型出發(fā)，介紹了雙饋發(fā)電機定子磁鏈定向矢量控制技術，推導了變速恒頻雙饋風力發(fā)電機空載并網(wǎng)的控制策略。在Matlab／Simulink環(huán)境下建立了系統(tǒng)模型，進行了發(fā)電機空載并網(wǎng)
2、、最大風能追蹤、有功無功獨立調(diào)節(jié)等情況的仿真研究，仿真結果驗證了控制方案的可行性。關鍵詞：風力發(fā)電；變速恒頻；定子磁鏈定向；并網(wǎng)控制中圖分類號：TM315文獻標識碼：A、●0引言1雙饋發(fā)電機定子磁鏈定向矢量控制原理變速恒頻發(fā)電技術在原動機輸出功率經(jīng)常變化雙饋發(fā)電機基本結構與繞線式異步電動機相的場合，如水電，潮汐發(fā)電和風力發(fā)電等領域比恒似，假定：(1)忽略定、轉子電流高次諧波分量；速恒頻發(fā)電技術更具有優(yōu)勢。在風力發(fā)電中，變速(2)忽略電機鐵心磁滯、渦流損耗及磁路飽和影響：恒頻風力發(fā)電技術由于可以提高風能轉換效率，減
3、(3)電機定子并入無窮大電網(wǎng)；(4)轉子側各量折少風力機機械磨損等優(yōu)點，而得到廣泛應用?。算到定子側；(5)各物理量按照電動機慣例選取。交流勵磁雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)是目前具有廣泛同步旋轉由坐標系下雙饋發(fā)電機的數(shù)學模型為應用前景的變速恒頻風力發(fā)電技術]。由于勵磁定子電壓方程：{uas=Rsi．a(chǎn)s+．p~as-．co(1)變頻器只傳遞轉差功率，降低了變頻器的容量，【Uqs：l~slqstp~qstO)!從而降低了變頻器成本，尤其適合Mw級風力發(fā)電應用。通過調(diào)節(jié)轉子勵磁電流的幅值、相位和轉子電壓方程：{R。_紕(2)頻率
4、，能夠實現(xiàn)發(fā)電機同步轉速上下較大范圍內(nèi)的變速恒頻運行。在風速變化的情況下，實時調(diào)＼dLsia,+Lmi打定子磁鏈方程：(3)節(jié)風力機轉速，使其始終運行在最佳轉速上，實【=L,iq+，現(xiàn)了最大風能追蹤控制；通過矢量變換控制，可＼dT=Lmia,+Lri以獨立調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出的有功和無功功率，不僅轉子磁鏈方程：【，=三i+三，iq，(4)能夠補償電網(wǎng)的無功需求，還能提高電力系統(tǒng)的動靜態(tài)性能I4】。轉舫程糯動施{,ia,-ia,iq(5)本文在分析雙饋發(fā)電機動態(tài)數(shù)學模型和定子磁鏈定向矢量控制原理的基礎上，推導了空載并網(wǎng)控
5、式中，Uqs，‰，為定轉子電壓力軸分量；，iq,，制策略，建立了發(fā)電機空載并網(wǎng)和發(fā)電運行仿真模，i為定轉子電流由軸分量；，，，，為型，并對仿真結果進行了分析。定轉子由軸磁鏈；R，R，為定轉子繞組各相電阻；收稿日期：2007-04-12．基金項目：內(nèi)蒙古自治區(qū)科技攻關項目(20030502)．作者簡介：李亞林(1979一)，男，內(nèi)蒙古工業(yè)大學信息工程學院碩士研究生維普資訊http://www.cqvip.com2電力科學與工程2007正=厶，厶，為定轉子繞組在由坐標系下的等效自感將d軸與定子磁鏈方向重合。此時，，-
6、和互感；CO為發(fā)電機的同步角速度；CO為發(fā)電機-0，Uq~=U，Uas=0。代入式(1)、(3)，得：轉速；CO為轉差頻率；為發(fā)電機極對數(shù)；J為發(fā)電機轉動慣量；死為風力機輸出機械轉矩；P為微(7)分算子。定子磁鏈定向矢量控制坐標系如圖1所示。(8)-l{騫)妻(9)圖1定子磁鏈定向矢量控制坐標系式中o--1一靜為漏磁系數(shù)。將磁鏈方程(3)、(4)帶入電壓方程(1)、(2)將式(9)代入式(2)，得：得到定、轉子電壓電流之間的關系：f“出=(兄+)一colL‘+三一{pia,-oo~Liq，{luUaq,r=(R，
7、r+oLrp)ia,，+Auar(10)l“=∞1L+(尺+L,p)iq,+colL-CO‘，，式中l(wèi)U=p一coLiq+(尺，+Lp)ia,一∞正‘，IAu=一，COiq，【“=∞L+厶0+∞L+(尺，+L,p)iq，Lm吼(11)：丁發(fā)電機在穩(wěn)態(tài)運行時，定子電壓頻率即為電網(wǎng)頻率，定子電阻壓=降遠比定子電抗電壓和電機反電式中△‰，△為轉子電流交叉耦合電壓項，引入前勢小，定子電阻可以忽略不計，即R=O，此時發(fā)饋補償以消除穩(wěn)態(tài)跟隨誤差，提高了控制精度和動；耋1電機感應電動勢近似等于定子電壓U，定子繞組總態(tài)響應的快速
8、性。磁鏈與定子電壓相位相差90。。所以采用定子磁鏈根據(jù)以上推導，可以得到雙饋發(fā)電機定子磁鏈定向，將使雙饋電機矢量控制系統(tǒng)大為簡化。定向矢量控制系統(tǒng)原理框圖，如圖2。圖2定子磁鏈定向矢量控制原理框圖維普資訊http://www.cqvip.com第3期李亞林，等變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)的仿真研究外環(huán)為轉速環(huán)：以根據(jù)當前風速計算出對應于隨電網(wǎng)電壓；當發(fā)電機輸出電壓與電網(wǎng)電壓在幅風
