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变速恒频风力发电关键技术研究

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变速恒频风力发电关键技术研究

变速恒频技术是指根据风速的变化，通过调整发电机的转速和功率输出，使风力发电机组在各种风速下能够以最佳的效率工作。关键技术主要包括风速预测、最大功率点跟踪和变频控制。

风速预测是实现变速恒频风力发电的关键环节。准确地预测风速可以帮助风力发电机组提前进行调整，以便在合适的风速下实现最大功率输出。常用的风速预测方法包括传统统计模型、神经网络模型和基于气象数据的数值模型。这些模型可以根据历史风速数据和气象观测数据进行分析和计算，从而预测未来时间段的风速变化。

最大功率点跟踪是变速恒频风力发电的核心技术之一。根据风速的变化，风力发电机组需要调整转速和功率输出，以在不同风速下实现最大的能量转化效率。目前常用的最大功率点跟踪方法包括控制档位、模型预测控制和自适应控制等。这些方法通过监测风速、转速和功率输出等参数，并利用模型或者控制算法进行实时调整，以寻找和保持最佳的工作状态。

变频控制是实现变速恒频风力发电的关键技术之一。通过变频器将风力发电机组产生的交流电转换成恒定频率的电力输出，以适应电网的要求。变频控制可以实现风力发电机组的平稳启动、转速调节和频率稳定等功能。它还可以通过控制电机转矩和电网接口的功率调整，实现发电机组的功率控制和电网的无功功率补偿，提高发电系统的稳定性和供电质量。

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交流励磁变速恒频风力发电系统并网控制技术研究

交流励磁变速恒频风力发电系统并网控制技术研究

Ｐｏｗｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　Ｃｉｅａｎ　Ｅｎｅｒｇｙ　

第２４卷第２期　电网与水力发电进展　２００８年２月　Ａｄｖａｎｃｅｓ　ｏｆ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ＆Ｈｙｄｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏ１．２４　Ｎｏ－２　Ｆｅｂ．２ｏ０８　

文章编号：１６７４—０００９（２００８）０２—００４８—０７　中图分类号：ＴＭ６１４　文献标志码：Ａ　

交流励磁变速恒频风力发电系统并网控制技术研究　

秦涛　，宋振红　

（１．华北电力大学，北京１０２２０６；２．武汉理工大学，武汉４３００７０）　

Ｇｒｉｄ－Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｆｏｒ　ＡＣ－Ｅｘｃｉｔｅｄ　Ｖａｒｉａｂｌｅ—Ｓｐｅｅｄ　Ｃｏｎｓｔａｎｔ－　

Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｗｉｎｄ　Ｐｏｗｅｒ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　

ＱＩＮ　Ｔａｏ　．ＳＯＮＧ　Ｚｈｅｎ—ｈｏｎｇ　（１．Ｎｏｒｔｈ　Ｃｈｉｎａ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０２２０６，Ｃｈｉｎａ；２．Ｗｕｈａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ　４３００７０，Ｃｈｉｎａ）　

ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｂｙ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ＡＣ—　ｅｘｃｉｔｅｄ　ＶＳＣＦ（ＡＥＶＳＣＦ）ｗｉｎｄ　ｐｏｗｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍｓ，ｔｈｅ　ｓｔａｔｏｒ　ｆｉｅｌｄ－ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ｖｅｃｔｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｃｈｅｍｅ　ｉｓ　ｔｒａｎｓｐｌａｎｔｅｄ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｏｕｂｌｅ　ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ　ｄ—ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｆｏｒ　ＡＣ－ｅｘｃｉｔｅｄ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．　Ｂｙ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ　ａｎｄ　ｔｉｍｅ－ｓｈａｒｉｎｇ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ＡＥＶＳＣＦ　ｓｙｓｔｅｍ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　ｗａｓ　ｍａｄｅ　ｉｎ　Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ，ａｎｄ　ｄｉｄ　ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｒｉｄ—　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ａｄｊｕｓｔｉｎｇ，ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｍａｘｉｍａｌ　ｗｉｎｄ　ｐｏｗｅｒ　ｔｒａｃｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏ１．Ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｖｅｒｉｆｉｅｄ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｓｔｕｄｙ　ａｎｄ　ｈａｖｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ．　ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ：ＡＣ－－ｅｘｃｉｔｅｄ；ｗｉｎｄ　ｐｏｗｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ；ｖａｒｉａｂｌｅ－　ｓｐｅｅｄ　ｃｏｎｓｔａｎｔ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ（、，ＳＣ　ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ；　ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　摘要：通过分析交流励磁变速恒频风力发电系统的运行原　理，将定子磁链定向控制技术引入并网控制中来，提　了交　流励磁发电机的双闭环并网控制策略。采用分开建模、分时　仿真的思路，以Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ为工具，建立了完整系统的仿　真模型．进行了发电机的并网调节、过渡过程和最大风能追　踪控制的仿真研究。仿真结果验证了所提策略的正确性。　

变速恒频双馈风力发电机励磁电源控制技术

变速恒频双馈风力发电机励磁电源控制技术

第４１卷第４期　

２００７年４月　电力电子技术　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｖｏ１．４１．Ｎｏ．４　Ａｐｒｉｌ，２００７　

变速恒频双馈风力发电机励磁电源控制技术　

郭金东　一，赵栋利　，林资旭　－一，许洪华　，　

（１．中国科学院电工研究所，北京１０００８０；２．中国科学院研究生院，北京１０００８０；　３．北京科诺伟业科技有限公司，北京１０００８３）　

摘要：基于变速恒频双馈式风力发电机定子磁链定向控制理论，提出了交流励磁电源的控制方案。控制结构采　用双ＰＷＭ变换器结构，变换器的控制采用了基于矢量控制技术的解耦控制策略，并在实验室完成了最终的亚同步、　超同步运行实验，以及在模拟风速变化的情况下系统的有功、无功解耦控制实验。实验结果验证了该方案的可行性。　关键词：风力发电机；励磁；控制；励磁电流　

中图分类号：ＴＭ４６．ＴＮ８６　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—１００Ｘ（２００７）０４－０００１－０３　

Ｔｈｅ　ＡＣ—ｓｕｐｐｌｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｓｐｅｅｄ　Ｃｏｎｓｔａｎｔ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　

Ｄｏｕｂｌｙ—ｆｅｄ　Ｗｉｎｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　

ＧＵＯ　Ｊｉｎ—ｄｏｎｇ　，　，ＺＨＡＯ　Ｄｏｎｇ—ｌｉ　，ＬＩＮ　Ｚｉ—ＸＵ　，　，ＸＵ　Ｈｏｎｇ—ｈｕａ　，。　

（１．１ｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅ￣ｊｉｎｇ　１０００８０，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｇｒａｄｕａｔｅ　Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＣｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ。Ｂｅｏ＇ｉｎｇ　１０００８０，Ｃｈｉｎａ；　３．Ｂｅ￣＇ｉｎ　Ｃｏｒｏｎａ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎ　１０００８３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｈｅｏｒｙ　ｏｆ　ｖａｒｉａｂｌｅ　ｓｐｅｅｄ　ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｄｏｕｂｌｙ　ｆｅｄ　ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ’Ｓ　

大功率变速恒频双馈风力发电变流控制技术

大功率变速恒频双馈风力发电变流控制技术

迫札再柱制应闸２０１１，３８（６）　新能源与风力发电　ＥＭＣＡ　

大功率变速恒频双馈风力发电变流控制技术木　

易一鹏　，　成思琪　庄圣贤　，　程远银　

（１．西南交通大学电气工程学院，四川成都６１００３１；２．四川大学电气信息学院，四川成都６１００６４）　

摘要：介绍了变速恒频双馈风力发电的基本原理与控制设计，建立包括风力机、双脉宽调制（ＰＷＭ）功　率变换器、双馈发电机在内的风力发电系统。着重以转子侧变换器为研究对象，分析了其实现最大风能追踪，　有功功率、无功功率解耦的过程。基于该过程推导数学关系式，建立功率外环、转子电流内环控制的定子磁链　

定向控制模型，并通过１．５　ＭＷ双馈风力发电仿真模型验证了该矢量控制方法在双馈风力发电系统的适用　

性。　

关键词：双馈发电机；定子磁链定向；矢量控制；变速恒频　中图分类号：ＴＭ　３０１．２文献标志码：Ａ文章编号：１６７３－６５４０（２０１１）０６－００５７－０５　

Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｈｉｇｈ－Ｐｏｗｅｒ　Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｓｐｅｅｄ　Ｃｏｎｓｔａｎｔ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　

Ｄｏｕｂｌｅ　Ｆｅｄ　Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　

Ｙｉ－ｐｅｎｇ　，ＣＨＥＮＧ　Ｓｉ－ｑｉ　，ＺＨＵＡＮＧ　Ｓｈｅｎｇ－ｘｉａｎ　，ＣＨＥＮＧ　Ｙｕａｎ—ｆｉｎ　

（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００３　１，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００６４，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｔｈｅｏｒｙ　ｏｆ　ｄｏｕｂｌｅ　ｆｅｄ　ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ（ＤＦＩＧ）ｔｏｇｅｔｈｅｒ　ｗｉｔｈ　ｉｔｓ　ｃｏｍｍｏｎ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｄｅ—　ｓｉｇｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｗａｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ａｎｄ　ａ　ｗｉｎｄ　ｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎｃｌｕｄｅｓ　ｗｉｎｄ　ｔｕｒｂｉｎｅ，ｂａｃｋ—ｔｏ—ｂａｃｋ　ＰＷＭ　ｖｏｌｔａｇｅ—ｓｏｕｒｃｅ　ｃｏｎ—　ｖｅｒｔｅｒｓ，ＤＦＩＧ　ａｎｄ　ｐｏｗｅｒ　ｇｉｄｗａｓ　ｃｒｅａｔｅｅｄ．Ａｉｍｉｎｇ　ｔｏ　ｏｂｔａｉｎ　ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｒｏｔｏｒ—ｓｉｄｅ　ｃｏｎｖｅ￣ｅｒ，ｔｈｅ　ｖｅｃｔｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｃｈｅｍｅ　ｗａｓ　ｄｅｄｕｃｅｄ　ｗｈｉｃｈ　ｅｎａｂｌｅ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ　ｓｐｅｅｄ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　ｆｏｒ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｗｉｎｄ　ｅｎｅｒｇｙ，ｄｅｃｏｕｐｌｅｄ　ｃｏｎ－　ｔｒｏｌ　ｏｆ　ａｃｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ　ａｎｄ　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ，ａ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｓｔａｔｏｒ・ｆｌｕｘ—ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｐｏｗｅｒ　ｏｕｔｅｒ－ｌｏｏｐ　ａｎｄ　

变速恒频风力发电用交流励磁双馈发电机的研究

变速恒频风力发电用交流励磁双馈发电机的研究

堡鲞：　

文章编号：１　６７１－１　０４１（２００７）０２－００１　６－０２　

变速恒频风力发电用交流励磁双馈发电机的研究　

史晓斌，李漪淼，赵凤俭　

（辽宁工程技术大学电气工程系，葫芦岛ｌ２５１０５）　

摘要：描述了变速恒频风力发电用交流励磁双馈发电机的结构特点和运行原　

理，并通过对该电机基本方程式，等效电路及时空矢量图的分析，导出了电　

机运行参数．（如定，转子电流，有功．无功功率及电磁转矩）的数学表达　

式，证明了　搬运　性能可表示为转差率．转子励磁电压及与定子电压的　相位差角三个变量的函数，为它的应用提供了理论依据。　

关键词：风力发电：交流励磁；双馈发电机　

中图分类号：ＴＭ３０１．２献标识码：Ａ　

Ｓｔｕｄｙ　Ｏｆ　ＡＣ　ｅｘｃｉｔｅｄ　ｄｏｕｂｌｙ－ｆｅｄ　

ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｕｓｅｄ　ｂｙ　ｖａｒｉａｂｌｅ－ｓｐｅｅｄ　

ＣＯｎＳｔａｎｔ－ｔｒｅｑＵｅｎｃｙ　ｗｉｎｄ　

ｐｏｗｅｒ　

ＳＨＩ　Ｘｉａｏ－ｂｉｎ，ＬＩ　Ｙｉ－ｍｉａｏ，ＺＨＡＯ　Ｆｅｎｇ－ｊｉａｎ　

（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ　

Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｕｌｕｄａｏ　１２３１０５，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｔｒ－ｃｔｕｒａｌ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｗｅｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ＡＣ　ｅｘｃｉｔｅｄ　

ｄｏｕｂｌｙ．ｆｅｄ　口ｒＩｅ旧ｔｃ．　ｕｓｅｄ　ｂｙ　ｖａｒｉａｂｌｅ・ｓｐｅｅｄ　ｃｏｎｓｔａｎｔ・ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｗｉｎｄ　

ｐｏｗｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ　ｆｏｒ　

ｔｈｅ　ｓｔａｔｏｒ　ａｎｄ　ｒｏｔｏｒ　ｃｕｒｒｅｎｔｓ．ａｃｔｉｖｅ　ａｎｄ　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　

ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｔｏｒｑｕｅ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ａｒｅ　ｄｅｄｖｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｅｑｕａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｈａｓｏｒ　ｄｉａｇｒａｍ．Ｉｔ　ｉｓ