双馈型风力发电机最大风能追踪控制研究

圆园员愿年猿月农业科技与装备

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双馈型风力发电机最大风能追踪控制研究渊员援沈阳工程学院工程训练中心袁沈阳员员园员猿远曰圆援国网通辽供电公司袁内蒙古通辽园圆愿园园园冤

摘要院风力发电是利用风能的一种有效手段袁提高风能利用率成为风力发电研究中的重要内容遥提出一种风力发电最大风能追踪控制技术袁通过控制双馈型风力发电机转速最优曲线袁实现不同风速下的最大风能追踪袁用以提高风力发电效率和降低发电成本遥关键词院风力发电曰最大风能追踪曰双馈电机曰仿真中图分类号院栽酝猿员员

文献标识码院粤

文章编号院1674-1161渊201愿冤园圆-00圆源-03

滕志飞员袁张永刚圆袁朱乐员

近年来袁随着世界各国对新能源发电的不断关注和技术的不断发展袁新能源发电系统的装机量不断加大袁而其中风力发电是新能源发电的主要手段袁风力发电的总装机量和单机容量都在逐年加大遥大力发展风力发电系统是我国电力可持续发展战略的必然趋势袁同时我国地域辽阔袁风能储量大袁很适合风力发电发展遥在风力发电系统中袁变速恒频发电系统相对于恒速恒频系统具有更高的运行效率袁因此越来越受到重视遥本课题重点研究双馈型变速恒频风力发电的最大风能跟踪技术遥

图员双馈型风力发电机系统结构图

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员双馈型风力发电系统

风力发电机主要由风力机和发电机两部分组成遥风力机利用空气流动的动能推动风轮旋转并将其转换为机械能袁发电机将风力机传送来的机械能转变为电能输送给负载遥目前使用的风力发电机主要有两种院鼠笼式异步发电机和绕线式异步发电机遥前者转速受电网频率的约束基本保持不变袁而风力机是随转速变化的袁因此很难达到最高的风能转换效率曰后者可与转子输入相位尧幅值和频率可调的三相交流电进行交流励磁发电袁成为双馈发电机遥通过调节励磁电流袁发电机可在风力机保持最佳叶尖速比的情况下恒频输出袁这样便于并网运行袁且风能利用率接近最大值袁有利于电网的稳定运行遥双馈型风力发电机系统结构框图如图员所示遥

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机的最大风能追踪是指系统工作在启动风速和额定风速之间时袁风力发电机在运行时的悦孕渊功率系数冤值保持最大遥最大风能追踪的整体控制结构如图圆所示袁其中风力机与风力发电机同轴相连遥

电网

并网运行

阅悦酝风力机

风力机模拟控制

风速模拟

阅云陨郧

风力发电机

最大风能追踪等控制

圆最大风能追踪

随着风力发电技术的快速发展袁双馈型风力发电系统因在最大风能追踪上具有在一定范围内变速运行的特点袁其优势也逐渐显现出来遥双馈型风力发电

收稿日期院圆园员愿原园员原圆圆

作者简介院滕志飞渊员怨愿苑要冤袁男袁硕士袁从事电气工程与自动化方面的研究工作遥

图圆最大风能追踪控制结构图

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圆援员最大风能追踪控制策略

对风力发电机进行研究可知袁在风速一定时袁风力机的输出功率取决于风力机的功率系数悦孕遥风力

圆园员愿年第圆期滕志飞等院双馈型风力发电机最大风能追踪控制研究25

机工作在不同风速时的转速与输出功率的关系曲线如图猿所示遥

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为了使风力发电机在运行时最大程度地吸收风能而实现最大功率跟踪袁应使风力机稳定在最大功率输出点上遥而通过对该曲线进行分析可知袁对双馈型风力发电机进行有功和无功功率解耦袁从而控制发电机的有功功率实现最大风能追踪的控制策略是可行的遥

圆援圆最大风能追踪控制算法

对双馈型风力发电机的定子电压或定子磁链进行定向的矢量控制袁是孕原匝解耦控制的本质遥由于定子磁链的计算与发电机的参数有很大关系袁如参数不正确尧温度改变等因素会造成定向错误尧降低矢量控制的性能袁因此选择电压定向控制的方法遥

双馈型风力发电机的电压定向矢量控制解耦算法如下计算员冤院

出有在功功系统率中参读考入袁发无电功功机转率速参数据考为袁园遥

并通过下式孕皂葬曾越员籽仔砸圆悦孕皂葬曾淄猿缘经过圆冤葬原遭原糟在系到统圆凿原择中读坐入越员圆籽仔渊猿园砸悦姿孕皂葬曾燥责贼冤灶猿标电变压换尧发后电经机下定式子进电行计流等算数袁得值出袁功率反馈值袁并与参考值进行比较袁输出定子电流参考遥

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猿最大风能追踪仿真分析

利用杂陨酝哉蕴陨晕运计算机仿真软件为双馈型风力发电机的大型变速恒频风力发电系统建立动态数学模型袁包括风力机尧传动机构尧发电机和控制器源个部分遥将上述源个部分进行封装袁再加上电网模型袁即构成变速恒频风电系统仿真模型渊如图源所示冤遥

最大限度风能捕获

控制器

矢量控制器

风机模型

齿轮箱模型

电网模型

双馈电机模型

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发电机转速曲线如图缘所示遥发电机的同步转速点对应为换向点袁可以看出袁当双馈型发电机的转速由大于同步转速转变为小于同步转速时袁转子侧电流进行了换向遥仿真结果与理论分析完全一致遥

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圆园员愿年第圆期常南等院香芹酚对花生蛋白膜理化性能及抑菌效果影响研究29

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源结语

对双馈型变速恒频风力发电的最大风能跟踪技术进行研究遥介绍双馈型风力发电系统的整体构成袁参考文献

阐述基于双馈型变速恒频风力发电的最大风能追踪控制策略及算法袁并通过杂蚤皂怎造蚤灶噪仿真进行验证遥结果表明袁仿真结果与理论分析一致袁具有可行性遥

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李俊卿袁朱锦山援基于孕则燥灶赠算法的双馈异步发电机定子匝间短路特征分析咱允暂援电机与控制应用袁圆园员远渊苑冤院愿远原怨员援

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