基于双同步坐标的无刷双馈风力发电系统的最大风能跟踪控制VIP专享VIP免费

第31卷第3期电网技术Vol.31No.32007年2月PowerSystemTechnologyFeb.2007文章编号：1000-3673（2007）03-0082-06中图分类号：TM614文献标识码：A学科代码：480·6040基于双同步坐标的无刷双馈风力发电系统的最大风能追踪控制王琦1，陈小虎2，纪延超1，李枫3（1．哈尔滨工业大学电气工程系，黑龙江省哈尔滨市150001；2．南京工程学院电力工程系，江苏省南京市210013；3．南京师范大学电气与自动化学院，江苏省南京市210042）MaximalWindEnergyTracingControlforBrushlessDoubly-FedWindTurbineBasedonDualSynchronousCoordinatesWANGQi1，CHENXiao-hu2，JIYan-chao1，LIFeng3（1．DepartmentofElectricalEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，HeilongjiangProvince，China；2．DepartmentofElectricalEngineering，NanjingInstituteofTechnology，Nanjing210013，JiangsuProvince，China；3．SchoolofElectrical&Automation，NanjingNormalUniversity，Nanjing210042，JiangsuProvince，China）ABSTRACT:Amodelwhichincludeswindturbine,gear-boxandbrushlessdoubly-fedmachine（BDFM）forbrushlessdoubly-fedwindgenerationsystemispresented.Startingfromd-qmodelofrotorunderreferencecoordinate,amathematicalmodelofbrushlessdoubly-fedwindturbinebasedondualsynchronouscoordinatesisresearched.Accordingtothecharacteristicsofbrushlessdoubly-fedwindturbineandadoptingfluxlinkageorientedvectortransformationcontroltechnology,anewtypeofpowercontrolsystemisdeveloped.BymeansofcontrollingthecontrolwindingofwindturbinethiscontrolsystemtheACexcitationisimplemented,andthenthedecouplingcontrolofactiveandreactivepowerforvariablespeedconstantfrequency(VSCF)windturbineisrealized,eventuallythegeneratingoperationmodewithhighefficiencythatcancapturemaximalwindenergyiscometrue.Simulationresultsverifytheavailabilityandvalidityoftheproposedcontrolstrategy.KEYWORDS:windenergygeneration；brushlessdoubly-fedmachine；powercontrol；maximalwindenergycapture摘要：建立了包含风力机、齿轮变速箱和无刷双馈电机的无刷双馈风力发电系统整体模型。从转子在参考坐标下的d-q模型出发，研究了基于双同步坐标的无刷双馈电机的数学模型。根据无刷双馈电机的特性，采用磁链定向的矢量变换控制技术设计了一种新型功率控制系统。该系统通过控制发电机的控制绕组进行交流励磁，进而实现变速恒频发电机的有功、无功解耦控制，并最终实现了捕获最大风能的高效性和有效性。关键词：风力发电；无刷双馈电机；功率控制；最大风能捕获0引言由于风力发电可缓解能源供应紧张且不存在二氧化碳排放问题，因此它是人类近期最有可能大规模开发和利用的可再生能源。风力发电机并网发电时，要求输出频率和电网频率一致，采用变速恒频(variablespeedconstantfrequency，VSCF)方式可以提高风能的获取和转换效率[1-9]。在VSCF风力发电领域，双馈感应电机(double-fedinductiongenerator，DFIG)系统的应用受到了广泛关注。但由于DFIG仍然使用滑环和电刷，因此不适于在比较恶劣的环境中运行。而无刷双馈电机(brushlessdoubly-fedmachine，BDFM)不使用滑环和电刷，从而弥补了一般电机的许多不足，并可运行在环境比较恶劣的场合，因此在VSCF风力发电领域具有较好的应用前景[10]。文献[11]介绍的网络模型能很好地反映BDFM中的电流分布情况，对电机设计有很好的指导意义，但由于计算比较复杂，因此不利于直接控制。当BDFM转子转速为一恒定值时，转子坐标d-q模型为6阶矩阵，能较好地应用于BDFM的动稳态特性仿真和简单的闭环控制[12-14]。如果忽略转子饱和，功率绕组和控制绕组可分别在各自的基金项目：江苏省高校自然科学研究项目(03kjA470034)。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.com.cn第31卷第3期电网技术83同步坐标系统下建立模型。由于模型的输入、输出不再是时变量，而是某一常数，因此基于同步坐标下的BDFM模型应用较方便且准确性高...