风力发电系统中双馈发电机的控制

上传者：韩旭里
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上传时间：2015-05-07
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风力发电系统中双馈发电机的控制

电器技术

Ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

风力发电系统中双馈发电机的控制

张　亮，于克训

（华中科技大学，湖北　武汉　４３００７４）

摘　要：本文主要研究了变速恒频双馈风力发电系统中的矢量控制。运用定子磁链定向的双馈异步发电机矢量控制能够实现定子侧有功功率和无功功率的解耦控制。关键词：双馈；矢量控制；解耦控制

Ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｄｏｕｂｌｙ－ｆｅｄ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｗｉｎｄ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ

ZANG liang ,YU Ke-xun

(Huazhong University of Science and Technology, Hubei province Wuhan 430074 )

Abstract:This article is about the research of space control in the variable speed constant frequencywind energy conversion system.The stator flux-oriented vector control method can realize de-coupledcontrol of active and reactive power.

Keywords:Doubly-fed; Vector control;De-coupled control

１双馈风力发电系统

双馈是电能分别馈入电机的定子绕组和转子绕组

［１］

造成了双馈电机的动态数学模型十分复杂，分析和求解困难。所以需要采用坐标变换的方法对双馈电机的数学模型加以变换，以求简化。根据空间对称的绕组在通以相位对称的电流时，其合成磁场都为一个幅值恒定的旋转磁场这一原理，可以假设定子由一个互差９０度的正交绕组组成，在其中通以幅值相同，但相位互差９０

度的电流，它也可以产生和三相绕组一样的旋转磁场。从另一方面来考虑，可以先通过在一对正交绕组中通以直流电建立一个合成的静止磁场，然后再让这个正交绕组以同步速旋转，这样也可以产生一个旋转磁场，就像我们以定子三相绕组作为电机数学模型中的坐标一样，可以分别以上述假设的正交定子绕组作为电机数学模型的坐标系，就建立了如图１所示的两相静止坐标系和两相旋转坐标系。

图１中ωｋ＝Ｐθ，是ｄ－ｑ系统的旋转速度，ωｋ＝ωｓ时为同步旋转，ω

为同步旋转角速度，即定子角频率。ωｋ＝０

，通常将电机的定子绕组接入工频电源，转子绕组接

到频率、相位、幅值和相序都可以调节的独立交流电源。如果改变转子绕组电源的频率、相位、幅值和相序，就可以调节电机的转速和定子侧无功功率。采用这种调速方式的电机可以工作在超同步、亚同步电动或发电状态。双馈风力发电系统结构图如下所示。

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双馈电机在稳态运行的时候，定子旋转磁场和转子旋转磁场在空间保持相对静止。当定子旋转磁场以同步速旋转时，转子旋转磁场相对于转子以转差角频率旋转。当转子转速低于同步速时，转子旋转磁场旋转方向和转子转向相同，否则相反。双馈电机转子接变频器，其调速的基本思想就是要在转子回路上串入附加电势，通过调节附加电势的大小、相位和相序来实现双馈调速。

ｓ

２双馈电机的数学模型［２］

和鼠笼异步电机一样，双馈电机以及双馈调速系统从本质上讲是一个非线性、强耦合、多变量的系统。众所周知，在三相静止坐标系下，双馈电机的数学模型方程中有一些系数随定转子的夹角和转速变化，这就

的Ａ轴重合，当定子和转子侧都取电动机惯例时，在任意旋转坐标系下，双馈电机的基本方程为：

电压方程式：

５１　日用电器　２００６?０５

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２００６?０５　日用电器　５２

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