双馈异步风力发电机组功率调控能力研究.pdf

第 25卷第9期 电 力 科 学 与 工 程 V01．25．No．9 2009年 9月 ElectricPowerScienceandEogineering Sep．，2009 双馈异步风力发电机组功率调控能力研究 孙 蕾，余 洋，原美琳 (华北电力大学 电气与电子工程学院，河北保定071003) 摘要：以变速恒频双馈异步风力发电机组为研究对象，在 PSCAD／EMTDC仿真环境T~．Jg7双馈异步风 力发电机的电磁暂态仿真。在此模型的基础上，对双馈异步风力发电机组有功功率和无功功率调控能力进 行了研究。通过追踪不同风速情况下的最大风能，保证最佳有功功率输出；跟踪不同风速情况下的无功功 率极限变化，构建了面向风电场邻近电网动态无功最优补偿控制策略，从而充分发挥了双馈异步风电机组 的灵活调控能力。 关键词：双馈异步风力发电机组；解耦控制；最大风能追踪；无功功率极限；动态补偿 中图分类号：TM614 文献标识码：A 功功率、无功功率等各个变量的表达式和相互间的 0 引 言 关系，在PSCAD／EMTDC仿真环境下实现了双馈 异步风力发电机的电磁暂态仿真。在此仿真模型的 近年来，随着电力发电技术的发展，变速恒频 基础上，对双馈异步风力发电机组有功功率和无功 双馈异步风力发电机组已成为兆瓦级风力发电机组 功率调控能力进行研究，详细分析了双馈异步风力 的主流机型。变速恒频风力发电机组与恒速恒频风 发 电机组在不同风速情况下的最大风能追踪的原理 力发电机组相比有显著的优越性：低风速时它能够 和控制策略，保证最佳有功功率输出；同时，计算 根据风速变化，在运行中保持最佳叶尖速比以获得 了机组的无功功率极限范围，通过跟踪不同风速情 最大风能；高风速时利用风轮转速的变化，存储或 况下的无功功率极限变化并结合风电场当地负荷无 释放部分能量，提高传动系统的柔性，使有功功率 功需求或 电网过剩无功实现无功功率的就地补偿 ， 输}{J更加平稳 U-6]o同时，变速恒频风力发电机组 从而充分利用了双馈异步风 电机组的灵活调控能 能够实现有功功率和无功功率的解耦控制，具有一 力，实现了风电机组的优化运行。 定的无功功率吸收和发出能力，不但可作为有功电 源向电网发出电能，也可作为无功电源稳定 电网电 1 有功无功解耦控制 压或对相邻用户无功消耗起无功补偿作用。所以， 计算不同风速下变速恒频风电机组的无功功率极 风力发电系统如图1所示。 限，对于选择双馈电机风电场无功控制策略、确定 双馈异步发电机组包括风力机、绕线式双馈异 变速恒频风电机组的无功功率控制的整定值具有重 步电机本体、变频器和控制环节。其定子绕组直接 要意义 ~l0】。因此，对双馈异步风力发电机组有功 接入电网，转子采用三相对称绕组，经背靠背的 功率和无功功率调控能力研究一直是人f1]比较关注 PWM双向电压源变频器与电网相连，给发电机提 的一一个方面。 供交流励磁，励磁频率即为发电机的转差频率””。 本文以变速恒频双馈异步风力发电机组为研究 本文通过定子磁链定向矢量控制技术来完成对 对象，采用有功无功功率解耦的矢量变换控制技 双馈异步发电机的转子侧PWM控制。假设定子和 术，分析了发电机定子、转子之间电压和电流，有 转子都取发电机惯例，进行发电机模型坐标变换， 收稿 日期：2009—03-25． 作者简介：孙蕾 (1985一)，男，华北电力大学电气与电子工程学院硕士研究生 2 电 力 科 学 与 工 程 2009笠 Po=0．5Cp(，)p7c，