变速恒频风电机组有功无功控制分析.pdf

第 24卷第 8期 电 力 科 学 与 工 程 Vo1．24．No．8 Oct．．2008 9 2008年 l0月 ElectricPowerScienceandEngineering 变速恒频风电机组有功无功控制分析 张照彦，邓冠宇，王兴武，张松涛 (保定华仿科技有限公司，河北 保定071051) 摘要：分析并建立了双馈异步发电机的数学模型；在分析双馈异步发电机有功功率、无功功率解耦控制的 基础上，给出了基于定子磁场定向控制策略的实现方案；最后在 STAR一90仿真支撑系统上对该控制方案进 行了仿真实验。仿真实验结果表明，该控制策略能够有效地实现双馈异步发电机功率的解耦控制，对实际 风电机组的运行具有参考意义。 关键词：仿真支撑平台；变速恒频；双馈异步发电机；解耦控制 中图分类号：TP319；TP391．9；TM614 文献标识码：A 0 引 言 变速恒频发电方式，可使发 电机组与电网系统之间 实现 良好的柔性连接 ，比恒速恒频发电系统更易实 变速恒频发 电技术，是最近几年被成熟应用的 现并网操作及运行。 一 种新型发 电技术 。它将 电力 电子技术、矢量变换 本文从交流励磁变速恒频发电原理出发，根据 控制技术和计算机信息处理技术引入发电机控制之 双馈型异步发电机的特性，建立双馈异步发电机的 中，改变了恒速恒频的传统发 电概念，在水利发 数学模型。采用定子磁链定向的矢量变换控制技 电、能量随机变化的风力发电，以及舰船、飞机、 术，对发 电机转子进行交流励磁，实现发电机有 车辆等变速主轴驱动的特殊发电场合中得到越来越 功、无功的解耦控制 。 广泛的应用，并表现出了高效的运行性能，成为电 力技术研究的热点。 1 双馈异步发电机数学模型 风能是一种具有随机性、不稳定性特征的能 源。风力机在不同风速下有一个最佳的运行转速 ， 目前，一些异步发电机的模型为转子转速的函 此时对风能的捕获效率最高，所 以应控制风力发电 数，因此状态空间方程 (电压方程)的系数可用来 机组运行在这个优化的转速下。传统的恒速恒频发 描述时变 (转子处于静止状态除外)异步发电机的 电方式由于只能固定运行在同步转速上，风速变化 特性。在模型中，经常用变量的变化来降低状态控 时，风力机就会偏离最佳运行的转速，导致运行效 制方程的复杂性。 率下降。变速恒频发电则是在异步发 电机的转子侧 双馈异步发电机的电压方程为 施加三相低频电流实现交流励磁，通过控制励磁电 R 0 0 0 0 0 d 流的幅值、频率、相位，来实现输 出电能恒频恒 0 R 0 0 0 0 压；同时采用矢量变化控制技术，实现发电机输出 0 0 见 0 0 0 。 有功功率、无功功率的解耦控制。控制有功功率可 0 0 0 JR，O 0 +告 d 调节风 电机组转速 ，实现最大风能捕获的追踪控 0 0 0 0 R，0 制；调节无功功率可调节 电网功率因数，提高风电 0 0 0 0 0 ， 机组及所并电网系统的动、静态运行稳定性。采用 收稿 日期：2008—05—10． 作者简介：张照彦 (1979一)，男，华仿科技有限公司工程师 10 电 力 科 学 与 工 程 2008笠