下载文档原格式
1 引言根据国家能源局的统计数据，2022年我国用电量继续保持上升势头，全年用电量达到8.4万亿千瓦时，同比增长2.2％。
2030年，我国一次能源消费预计将达到60亿吨标准煤左右，若希望其中传统能源占比不超过80％，则意味着二十年内非化石能源需增加一倍之多[1]，任务依旧十分艰巨。
随着风电技术和风力发电机组技术水平的提高，风电机组单机容量不断增加，风电行业向着大功率、高功率密度方向发展。
目前双馈风电机组的主流控制方式为电流源型矢量控制方式，但其缺乏自主的频率与电压支撑能力，而电压源型虚拟同步机控制方式能解决上述缺点，通过一种双馈风电机组电压源电流源双模式运行平滑切换控制策略，分析以上两种控制方式，使控制模式切换问题转变为保证电流内环输入与相位平滑切换问题[2]。
薛利晨等[3]在DSPACE环境中实时实现基于双馈感应发电机（DFIG）的风能转换系统（WECS）的自适应非线性控制策略，而且DSPACE-DS1104板与风力发电系统的实验台直接相关[4]。
目前，非线性反步控制器已经实现，用于控制通过两个转换器（电网侧和机器侧）直接连接到电网的双馈风电机组的转子动能和减载功率。
针对双馈异步风力发电机组的特点，孙浩宁等[5]从转子动能入手，通过控制减载运行方式，协调风机的转子动能与减载功率之间的关系，控制转子能量的释放过程，充分利用转子的旋转动能，可以提升风机电网调频能力；从另一个方面来说，随着风电渗透率的不断提高，双馈风电机组能够快速响应电网频率的变化，具有重要的惯性响应特性。
有学者从双馈感应发电机的励磁控制原理入手，对比了同步发电机在故障下的瞬态频率特性，提出双馈感应发电机可以通过励磁来控制发电机的转速或有功功率[6]。
为了减少风电场节点电压偏差和网络损耗，王耀翔等[7]基于双馈风电机组有功功率数据，估算出机组的无功功率极限，并分析了风电场的无功容量构成及计算方法以减小风电场节点电压偏差、降低网络损耗和利用风电机组无功潜力为目标，构建多目标问题，最后利用优化算法求解。
变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术研究变速恒频双馈风力发电机是一种目前被广泛应用的风力发电机型号之一、它的励磁控制技术的研究对于提高风力发电机的发电效率和稳定性具有重要意义。
本文将从变速恒频双馈风力发电机的原理入手，介绍其励磁控制技术的研究现状和存在问题，并展望未来的发展方向。
变速恒频双馈风力发电机是一种采用双馈变速发电机作为发电机的风力发电系统。
其工作原理为：风能通过风轮驱动发电机转子旋转，产生电能。
其中，双馈发电机在转子和定子之间通过两个转换器将电能传递到电网中。
变速恒频控制技术的目的是根据风能的变化调整电机的转速，从而使发电机输出的电压频率保持稳定不变，并将其与电网的频率保持一致。
目前，变速恒频双馈风力发电机的励磁控制技术主要有三种类型：恒功率控制、恒风速控制和变频控制。
恒功率控制方法通过调节齿比传动装置来使得风力发电机输出的功率恒定。
恒风速控制方法通过调整转子的转速来使得风轮的转速保持恒定，从而达到一定的风速条件下输出恒定的功率。
变频控制方法通过控制发电机的频率来实现电网的频率同步。
然而，该技术在实际应用中还存在一些问题。
首先，励磁调节繁琐，难以实现精确控制。
其次，由于风力的不稳定性，变速恒频双馈风力发电机的输出功率会产生一定的波动，从而对电网的安全性和稳定性产生影响。
此外，传统的变速恒频控制方法对于风力发电机在不同气候条件下的风速响应能力较差。
未来的发展方向是改进现有的励磁控制技术，提高风力发电机的发电效率和稳定性。
一方面，可以研究开发更加精确的励磁控制算法，提高励磁系统的响应速度和控制精度。
另一方面，可以采用先进的传感器技术来实时监测和调节风力发电机的工作状态，以提高其对风力变化的响应能力。
此外，还可以结合机器学习等新兴技术，通过模型预测和预测控制来减小风力发电机输出功率的波动性。
综上所述，变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术的研究对于提高风力发电机的发电效率和稳定性具有重要意义。
通过改进励磁控制算法和采用先进的传感器技术，可以提高风力发电机的响应能力和控制精度，减小输出功率的波动性。
变速恒频双馈风力发电机组交流励磁控制系统研究鲍薇,尹忠东,任智慧(华北电力大学电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室,北京102206) 摘要:介绍了变速恒频双馈风力发电系统的工作原理,分析了双馈型风机的运行性能,重点对采用双PWM 换流器结构的交流励磁系统进行了介绍,提出了一种矢量控制策略,对网侧和转子侧变换器采用不同的矢量控制,从而实现不同的控制目标。
并通过EM TDC/PSCAD 软件进行了建模仿真,仿真表明,采用介绍的控制策略,能实现风力发电系统的最大风能追踪及有功无功解耦控制,保证输出功率稳定,实现高功率因数并网运行。
关键词:变速恒频;风力发电系统;交流励磁;PWM 换流器;矢量控制;最大风能追踪中图分类号:TM614 文献标识码:AStudy on AC -excited Control System of VSCF Doubly -fedWind Pow er G eneration SystemBAO Wei ,YIN Zhong -dong ,REN Zhi -hui(Key L aboratory of Power S ystem Protection and Dynamic Security Monitoring and Control under Ministry of Education N orth China Electric Power University ,Bei jing 102206,China )Abstract :The operation principle of doubly -fed VSCF wind power generation system was analyzed ,it es 2pecially introduced the doubly -fed generator ′s AC -excited system based on a structure of dual PWM con 2verter ,presented a vector control strategy ,which adopted different vector control between the grid -side con 2verter and the rotor side converter ,in order to achieve various control goals.The simulation on EM TDC/PSCAD software shows that adopting this control strategy this article presented ,it is able to track the largest wind energy ,achieves the decoupling control of wind power system ′s active and reactive power ,ensures the stability of output power and operate on high power factor.K ey w ords :variable -speed constant -frequency ;wind power generation system ;AC excitation ;PWM con 2verter ;vector control ;tracking largest wind power 基金项目:“十一五”国家科技支撑项目(2008BAA14B05) 作者简介:鲍薇(1985-),女,研究生,Email :baowei_19850627@1 引言目前我国的风电场装机绝大多数是恒速恒频机组。
变速恒频双馈风力发电系统控制技术的探讨前言随着能源危机的日益加剧，可再生能源逐渐成为人们关注的热点。
风能作为最具潜力的可再生能源之一，引起了众多研究人员的关注。
近年来，变速恒频双馈风力发电系统控制技术成为研究热点之一，具有广阔的应用前景。
本文将对变速恒频双馈风力发电系统控制技术进行探讨。
双馈发电机和变频控制双馈发电机是目前风力发电机中最常使用的一类发电机。
传统的风力发电系统采用异步发电机作为发电机，随着风速的改变，输出电压、频率和电流也会跟随变化。
而采用双馈发电机后，输出电压和频率能够稳定控制在一个合适的范围内。
变频控制技术是指通过调整发电机输出电压和频率，使其与电网的电压和频率同步，从而实现电能的输送。
传统的电力系统一般采用恒频输电，这种方式下，不同的发电机必须调整其转速，以达到跟电网同步的效果，导致效率低下。
而采用变频控制技术，可以根据需要调整发电机的转速，使其在不同的风速下都能保持较高的效率。
变速控制技术变速控制技术是指通过改变风力发电机的转速，使其在不同的风速下都能保持较高的效率。
传统的风力发电系统中，往往采用固定转速的方式，无法灵活地调整转速以适应不同的风速。
而采用变速控制技术，则可以在不同的风速下，调整发电机的转速，以保证其输出的电量和质量。
曲线控制曲线控制技术是指通过调整双馈发电机的转速和输出电压，使其输出的电量和质量符合电网的要求。
传统的控制方法是基于刚性控制，不能灵活地调整发电机的参数。
而曲线控制技术，则可以根据电网的要求，调整发电机的控制参数，以保证其稳定地、高效率地运行。
软件控制技术软件控制技术是指通过计算机程序控制风力发电系统的运行。
传统的控制方式大多采用硬件控制，控制方式复杂、扩展性不强。
而采用软件控制技术，则能够通过计算机程序实现控制功能，提高系统的自动化程度。
结语变速恒频双馈风力发电系统控制技术是风力发电的研究热点之一，具有广阔的应用前景。
本文通过介绍双馈发电机和变频控制、变速控制、曲线控制、软件控制技术等方面，对其进行了探讨。
变速恒频双馈风力发电系统仿真研究变速恒频风力发电双馈异步发电机双PWM型变换器1引言风力发电是利用风能的一种有效形式，受到了广泛的关注。
和常规风力发电系统相比，变速恒频双馈风力发电系统具有功率因数可调、效率高等优点，同时变换器连接在转子回路，仅处理双向流动的转差功率，不仅具有变换器体积小、重量轻、成本低的特点，更可实现机电系统的柔性连接。
本文采用DFIG功率控制来实现最大风能追踪的实施方案。
基于最大风能追踪的需要，将磁场定向矢量控制技术应用到DFIG运行控制上，形成了基于定子磁链定向的DFIG有功、无功功率解耦控制策略；采用双PWM型变换器作为转子的励磁电源，基于电网电压定向矢量控制技术，实现了网侧变换器交流侧单位功率因数控制和直流环节电压控制。
在建立双馈风力发电系统仿真模型基础上，对整个系统进行了仿真分析，验证了该方案的正确性和可行性。
2 变速恒频双馈风力发电机的运行原理双馈型异步发电机（DFIG）采用绕线转子感应发电机，定子直接接电网，在转子侧施加交流励磁来控制发电机的转矩。
由DFIG实现的交流励磁，可以通过调节励磁电流的幅值、频率和相位实现灵活的控制；改变转子励磁电流的频率，DFIG可以实现变速恒频控制；改变转子励磁电流的相位，可以调节有功功率和无功功率[1][2]。
本文采用双PWM变换器作为DFIG转子励磁电源系统，如图1所示。
两个三相电压源型PWM 全桥变换器采用直流链连接，靠中间的滤波电容稳定直流母线电压。
转子侧变换器向DFIG的转子绕组馈入所需的励磁电流，实现DFIG的矢量控制及输出解耦的有功功率和无功功率进而实现可逆运行。
网侧变换器在实现能量双向流的同时，控制着直流母线电压的稳定，以及对网侧的功率因数进行调节。
图1 变速恒频双馈风力发电系统框图3双馈异步发电机的数学模型为了实现双馈电机的高性能控制，采用磁链定向的矢量变换技术，通过坐标变换和磁链定向，将DFIG定子电流分解成相互解耦的有功分量和无功分量分别控制，从而实现有功功率和无功功率的解耦控制。
