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1、第15卷第3期重慶電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報2010年6月Vo.l15No.3JournalofChongqingElectricPowerCollegeJun.2010雙饋風(fēng)力發(fā)電機并網(wǎng)控制策略研究易楠(重慶市墊江縣供電有限責(zé)任公司,重慶墊江408300)摘要研究限制風(fēng)力發(fā)電機在并網(wǎng)時的瞬變電流,避免對電網(wǎng)造成過大的沖擊。通過建立DFIG空載數(shù)學(xué)模型,應(yīng)用定子磁鏈定向的DFIG空載并網(wǎng)控制策略,并對一臺2MW的DFIG空載并網(wǎng)進行了仿真驗證,仿真結(jié)果表明,調(diào)節(jié)DFIG的定子電壓與電網(wǎng)電壓在幅值、相位、頻率上高度吻合。關(guān)鍵詞DFIG;風(fēng)力發(fā)電;雙饋感應(yīng)發(fā)電機
2、;空載并網(wǎng)控制;定子磁鏈定向中圖分類號TM346文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號10088032(2010)030031040引言1DFIG空載并網(wǎng)技術(shù)隨著風(fēng)電機組單機容量的增大,風(fēng)力發(fā)電機并空載并網(wǎng)方式控制結(jié)構(gòu)如圖1所示,其思路為:網(wǎng)問題越來越受到人們的關(guān)注。過大的沖擊不僅會并網(wǎng)前DFIG空載,定子電流為零,提取電網(wǎng)的電壓引起電網(wǎng)電壓大幅下降,而且還可能對發(fā)電機組機信息(包括頻率,相位,幅值)作為依據(jù)供DFIG控制械部件造成損壞。并網(wǎng)技術(shù)己成為風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中系統(tǒng)實現(xiàn)勵磁調(diào)節(jié),使建立的DFIG定子空載電壓[1-3][10]的一個不可忽視的環(huán)節(jié)。
3、與電網(wǎng)電壓的頻率、相位和幅值一致。交流勵磁變速恒頻發(fā)電機采用雙饋感應(yīng)發(fā)電機2DFIG空載數(shù)學(xué)模型(DFIG),現(xiàn)已成為主流應(yīng)用的風(fēng)力發(fā)電機型。采用交流勵磁后,可根據(jù)電網(wǎng)電壓和發(fā)電機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)研究DFIG空載并網(wǎng)控制的原理,需要建立[10,11]勵磁電流,進而調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出電壓來滿足并網(wǎng)條DFIG的空載數(shù)學(xué)模型。[4-7]件,因而可在變速條件下實現(xiàn)并網(wǎng)?？蛰d并網(wǎng)定子采用發(fā)電機慣例,轉(zhuǎn)子采用電動機慣例時,方式原理清晰,實現(xiàn)簡單,是較為理想的并網(wǎng)實現(xiàn)方dq坐標(biāo)系中DFIG電壓方程式為[8,9]案。其基本思路為:并網(wǎng)前DFIG空載,定子電usd=-Rsisd-psd+s
4、q1(1)流為零,提取電網(wǎng)的電壓信息(包括頻率、相位、幅usq=-Rsisq-psq-sd1值)作為依據(jù)供DFIG控制系統(tǒng)實現(xiàn)勵磁調(diào)節(jié),使建urd=Rrird+prd-rqs(2)立的DFIG定子空載電壓與電網(wǎng)電壓的頻率、相位urq=Rrirq+prq+rds和幅值一致,藉此實現(xiàn)無沖擊并網(wǎng)。磁鏈方程式為本文以建立雙饋風(fēng)力發(fā)電機空載數(shù)學(xué)模型為基sd=Lsisd-Lmird(3)礎(chǔ),推導(dǎo)出基于定子磁鏈定向的DFIG空載并網(wǎng)控sq=Lsisq-Lmirq制策略。并通過Matlab/Simulink仿真驗證了空載rd=Lrird-Lmisd并網(wǎng)控制策
5、略的有效性。(4)rq=Lrirq-Lmisq運動方程和電磁轉(zhuǎn)矩方程為TL-Te=(J/pn)(dr/dt)r=dr/dt(5)Te=pnLm(isdirq-isqird)將式(3)、式(4)代入式(1)、式(2)可得:圖1DFIG空載并網(wǎng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖收稿日期:20100315作者簡介:易楠(1971-),工程師,研究方向:電氣工程。32重慶電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報第15卷usd=(-Rs-Lsp)isd+1Lsisqurd=Rr+pLrird(16)+Lmpird-1Lmirqurq=sLrird(6)usq=-
6、1Lsisd-(Rs+Lsp)isq根據(jù)式(13)~式(16)可得雙饋風(fēng)力發(fā)電機空+1Lmird+Lmpirq載并網(wǎng)控制策略,其原理如圖2所示。urd=-Lmpisd+sLmisq+(Rr+Lrp)ird-sLrirq(7)urq=-sLmisd-Lmpisq+sLrird+(Rr+Lrp)irq空載時,isd=isq=0,式(6)、式(7)可簡化為usd=Lmpird-1Lmirq(8)usq=1Lmird+Lmpirqurd=Rr+Lrpird-sLrirq(9)urq=sLrird+Rr+Lrpirq運動方程和電磁轉(zhuǎn)矩方程簡化為圖2
7、DFIG空載并網(wǎng)控制框圖TL-Te=J/pndr/dt變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機空載并網(wǎng)控制的實質(zhì)是根r=dr/dt(10)據(jù),電網(wǎng)的信息來調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁,使發(fā)電機輸出Te=0的電壓符合并網(wǎng)的要求。因此,需建立一個基于電式(8)~式(10)即為DFIG空載時的數(shù)學(xué)模型。網(wǎng)信息的發(fā)電機磁鏈觀測器,使之能根據(jù)電網(wǎng)信息計算出轉(zhuǎn)自勵磁調(diào)節(jié)所需的中間控制量:發(fā)電機定3基于定子磁鏈定向的DFIG空載并[10]子磁鏈的幅值s和相角s。網(wǎng)控制策略根據(jù)DFIG空載時的數(shù)學(xué)模型,可以推導(dǎo)基于磁場定向的DFIG空載并網(wǎng)控制策略。按定子磁場定向方式,將d軸與定子磁鏈
