交流勵磁變速恒頻風(fēng)力發(fā)電控制策略的研究.pdf

1、交流勵磁變速恒頻雙饋發(fā)電機系統(tǒng)是目前最具實用前景的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)之一，該系統(tǒng)的控制方案縮小了變頻器的容量，發(fā)電機可以在同步速上、下運行，變速運行范圍較寬，其定子輸出電壓和頻率維持不變，可實現(xiàn)有功、無功功率的靈活控制，既可調(diào)節(jié)電網(wǎng)的功率因數(shù)，又可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 本文首先描述了交流勵磁變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，對雙饋發(fā)電機(DFIG)的運行理論進行了分析，在討論DFIG數(shù)學(xué)模型和等值電路的基礎(chǔ)上，研究了其運行特性及功率關(guān)系，為

2、發(fā)電機的功率控制和勵磁用變換器的設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。并在討論風(fēng)力機特性、數(shù)學(xué)模型及其運行區(qū)域的基礎(chǔ)上，闡述了風(fēng)力機實現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲的原理。通過建立雙饋發(fā)電機的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了DFIG參考功率的計算方法，并將磁場定向矢量控制技術(shù)應(yīng)用到DFIG運行控制上，形成了基于定子磁鏈定向的DFIG有功、無功功率解耦控制策略，實現(xiàn)雙饋發(fā)電機的最大風(fēng)能捕獲運行。 勵磁變換器是實現(xiàn)雙饋發(fā)電機控制的關(guān)鍵，對系統(tǒng)的控制性能和發(fā)電機輸出電能具有決定性的影響

3、。本文基于交流勵磁變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機的運行特性，研究設(shè)計了具有能量雙向流動功能的雙PWM型變換器，討論了兩個變換器在功能和控制上的不同，網(wǎng)側(cè)變換器采用電網(wǎng)電壓定向矢量控制和基于功率平衡的負載電流前饋控制技術(shù)，實現(xiàn)交流側(cè)單位功率因數(shù)和直流母線電壓控制；機側(cè)變換器采用DFIG定子磁鏈定向矢量控制，實現(xiàn)發(fā)電機P、Q解耦，進而實現(xiàn)最大風(fēng)能追蹤控制。根據(jù)發(fā)電機在同步速上、下的不同運行狀況，兩個變換器可自動完成整流/逆變(或逆變/整流)狀態(tài)的切換，