變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)勵(lì)磁控制策略研究

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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com務(wù)l匐化變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)勵(lì)磁控制策略研究Researchofgrid-sideconvertercontrolstrategyforvariable-speedconstant-frequencydoubly-fedwindpowergeneratorsystem姜香菊，劉二林JlANGXiang-ju‘．LlUEr-lin(1．蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，蘭卅l730070；2．蘭州交通大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，蘭帥l730070)摘要：論文首先總結(jié)了目前變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)通常采用的定子磁鏈定向、轉(zhuǎn)子磁鏈定向和氣隙磁場(chǎng)定向控制方式的基本控制原理和存在的

2、一些問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，論文依據(jù)雙PWM變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了基于電網(wǎng)電壓定向的矢量控制策略，同時(shí)，針對(duì)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器所要實(shí)現(xiàn)的功能，設(shè)計(jì)了基于定子電壓定向的矢量控制策略，最后，論文通過(guò)仿真，驗(yàn)證了電壓定向的矢量控制策略的正確性。關(guān)鍵詞：變速恒頻；風(fēng)力發(fā)電；勵(lì)磁控制；矢量控制；變流器中圖分類號(hào)：TM614文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-0134(2012)03(上)-0095-04Doi：10．3969／J．issn．1009-0134．2012．3(．上)．30可調(diào)的特點(diǎn)，故其是變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)0引言的最佳供電設(shè)備。雙PWM變流器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)矢量控制主要分為按定子磁鏈定向控

3、制、轉(zhuǎn)如圖1所示。子磁鏈定向控制和氣隙磁場(chǎng)定向控制等幾種u】。變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)如果使用轉(zhuǎn)子磁鏈定向--j臼控制或者氣隙磁場(chǎng)定向控制，定子繞組中會(huì)存在+漏抗壓降，其會(huì)在定子的端電壓矢量和磁場(chǎng)定向C控制參考軸之間產(chǎn)生相位偏差【24】。這將會(huì)使得定j子側(cè)有功功率和無(wú)功功率的解耦控制變得復(fù)雜，圖1雙PWM變流器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖從而影響控制效果和精度。若使用定子磁鏈定向矢量控制，則需要對(duì)定子磁鏈進(jìn)行觀測(cè)，使得控圖1中uu曲、u是三相電網(wǎng)電壓通過(guò)變流制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜化。為了解決以上問(wèn)題，器后的二次側(cè)相電壓，uu、u。分別是轉(zhuǎn)子三相繞組反電動(dòng)勢(shì)；L、R分別是交流進(jìn)線電抗器電論文對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)常

4、采用的雙PWM變流器進(jìn)行了研究，建立了數(shù)學(xué)模型，并采用了電壓定向矢感和電阻：LR分別是轉(zhuǎn)子單相繞組漏感和電量控制策略對(duì)其進(jìn)行控制。阻；C是直流側(cè)電容。兩個(gè)PWM變流器通過(guò)直流鏈相連接，直流側(cè)母線電壓的穩(wěn)定靠濾波電容C來(lái)1雙PWM變流器結(jié)構(gòu)分析實(shí)現(xiàn)。變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)常用的是雙PWM工作過(guò)程中，系統(tǒng)通過(guò)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器向系統(tǒng)變流器(背靠背恒壓源變流器)，目前可用于交的轉(zhuǎn)子繞組中輸入勵(lì)磁電流，通過(guò)控制該電流的流勵(lì)磁的變流器主要有交-交變流器和交一直一交變頻率來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速；控制勵(lì)磁電流幅值可流器兩種。交一交變流器是指無(wú)直流環(huán)節(jié)、直接以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率，控制勵(lì)磁電流的相位將較高固定頻率的電

5、壓變換為頻率較低且頻率可時(shí)，轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在氣隙空間的位置變的輸出電壓的變流器，由反并聯(lián)的晶閘管相控有一個(gè)位移，從而改變了發(fā)電機(jī)電勢(shì)與電網(wǎng)電壓整流電路組成。該電路所需晶閘管元件數(shù)量較相量的相對(duì)位置，即改變了發(fā)電機(jī)的功率角，也多，控制復(fù)雜；功率因數(shù)較低，特別在低速運(yùn)行就實(shí)現(xiàn)了控制有功功率的目。時(shí)，需要適當(dāng)補(bǔ)償；且輸入、輸出特性差，一般用在大型水利發(fā)電系統(tǒng)中。交．直一交變流器由于具2變流器控制策略研究有輸入、輸出特性好，能量雙向流動(dòng)，功率因數(shù)2．1網(wǎng)側(cè)變流器控制策略研究收稿日捌：2011-10-17作者簡(jiǎn)介：姜香菊(1979一)，女，講師，碩士，研究方向?yàn)槟Ｊ阶R(shí)別、智能控制技術(shù)。第34卷

6、第3期2012—03(上)【95】學(xué)兔兔www.xuetutu.coml匐化網(wǎng)側(cè)變流器的控制目標(biāo)是在保持直流母線電壓穩(wěn)定的前提下使交流側(cè)輸入電流正弦且相位即功率因數(shù)可控。根據(jù)對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器交流側(cè)電流控制方式的不同，網(wǎng)側(cè)變流器的控制策略分為電流開環(huán)控制即間接電流控制和電流閉環(huán)控制即直接電流控制兩大類。本文采用基于電網(wǎng)電壓定向的矢量控制策略，經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換和電網(wǎng)電壓矢量定向，通過(guò)控制d軸電流分量i鰣的正負(fù)便可實(shí)現(xiàn)有功功率雙向流動(dòng)；控制q軸電流分量i即可控制無(wú)功功率；便可實(shí)現(xiàn)d、q軸電流分量i、l‘gq分別控制網(wǎng)側(cè)有功功率和無(wú)功功率的目的。網(wǎng)側(cè)變流器電壓、電流雙閉環(huán)控制框圖如圖2所示。圖2中，∞、0分

7、別是電網(wǎng)電壓角頻率和電圖3基于定子電壓定向的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)矢量控制框壓矢量的相位。有功電流給定值i和無(wú)功電流給在功率閉環(huán)中，有功指令P由風(fēng)力機(jī)特性根據(jù)風(fēng)定值i?！约?。力機(jī)最佳轉(zhuǎn)速給出，無(wú)功指令Q根據(jù)電網(wǎng)需求設(shè)圖2所示控制框圖中，采用雙閉環(huán)控制策略，定。對(duì)轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子電流進(jìn)行坐標(biāo)變換，直流側(cè)電壓為外環(huán)，交流側(cè)(電網(wǎng))電流為內(nèi)環(huán)。直可以得到在定子電壓定向矢量坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子電流流側(cè)母線電壓給定值Udc與采樣