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1、38基于定子電壓定向的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率控制2010.№4基于定子電壓定向的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率控制劉思佳，莊圣賢，舒鑫東(西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，成都610031)[摘要]本文介紹了一種基于定子（電網(wǎng)）電壓定向的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率控制策略。此控制策略無需測(cè)量定子磁鏈，可實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)輸出有功、無功功率的獨(dú)立控制。并根據(jù)此控制方法，使用Matlab/Simulink軟件構(gòu)建了一個(gè)用于1.5MW雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率控制系統(tǒng)，仿真驗(yàn)證了在有功功率、無功功率或電網(wǎng)電壓出現(xiàn)降落的條件下，該控制策略的有效性。[關(guān)鍵詞]功率控制；雙
2、饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)；定子（電網(wǎng)）電壓定向[中圖分類號(hào)]TM315[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1000-3983(2010)04-0038-04PowerControlofDFIGinStatorVoltageOrientedFrameLIUSi-jia,ZHUANGSheng-xian,SHUXin-dong(DepartmentofElectricalEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China)Abstract:Thispaperdescribesapo
3、wercontrolschemeofdoubly-fedinductiongenerator(DFIG)inwindenergyconversionsystem.Thecontrolschemeisakindofrotorcurrentvectorcontrolinstator(grid)voltageorientedframe,whichcancontrolactiveandreactiveoutputpowerofDFIGindependently.Thepowercontrolsystemusingthisscheme
4、issimulatedbyMatlab/Simulinkfor1.5MWDFIG.TheSimulationresultsshowtheeffectivenessofthecontrolschemeduringvariationsofactivepower,reactivepowerorgridvoltage.Keywords:powercontrol;DFIG;stator(grid)voltageoriented以采用定子（電網(wǎng)）電壓定向的矢量控制方式。相比1引言定子磁鏈定向，定子電壓定向的方法無需定子磁鏈的隨著風(fēng)電技術(shù)
5、的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)容量不斷測(cè)量，減少了可能出現(xiàn)的誤差，而且與網(wǎng)側(cè)PWM變[1]增加。由于雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)只需控制轉(zhuǎn)子側(cè)的轉(zhuǎn)差功流器的電網(wǎng)電壓定向矢量控制方法有很多相似之處，率就可實(shí)現(xiàn)變速時(shí)功率恒頻輸出，相應(yīng)的功率電子設(shè)可以簡(jiǎn)化雙PWM變流器整體控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。備的成本得到了降低，因此大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組多采雙饋發(fā)電機(jī)用雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)變速恒頻發(fā)電。電網(wǎng)大功率雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)多采用雙PWM型變流器來對(duì)其進(jìn)行控制（圖1）。這種變流器可實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子功率的雙向流動(dòng)，保證了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)在欠同步和超同步兩種工作狀態(tài)下有效運(yùn)行。網(wǎng)側(cè)
6、PWM變流風(fēng)輪器的作用是維持變流器中間部分的直流母線電壓恒轉(zhuǎn)子側(cè)變流器網(wǎng)側(cè)變流器定，控制方法多采用網(wǎng)側(cè)電壓定向的電流矢量控制方[1]法。轉(zhuǎn)子側(cè)PWM變流器主要目的是控制發(fā)電機(jī)對(duì)電圖1雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)輸出的有功、無功功率，有功部分需要跟隨輸入發(fā)2雙饋發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型電機(jī)的機(jī)械功率實(shí)現(xiàn)有功功率的輸出，無功部分則需根據(jù)電網(wǎng)的需求來調(diào)節(jié)輸出功率的功率因數(shù)，其實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)在定子同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系d-q下的[2，3]方法主要有兩種：直接功率控制和轉(zhuǎn)子電流矢量控?cái)?shù)學(xué)模型為：[4，5]制，兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流duR=
7、+?iψωψ[4，5]sdssdsdssq矢量控制多采用定子磁鏈定向的控制方法。dt（1）由于雙饋發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后定子電壓即是電網(wǎng)電壓，duR=++iψωψsqssqsqssd其幅值、頻率可看作是恒定的，故雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)可dt2010.№4大電機(jī)技術(shù)39d22LLULuR=+?iψ?ωψ式中：KL=?m；KL=?ms?m。rdrrdrdrq1r2rdtLLL?ωsssuR=++idψ?ωψ（2）將式（8）代入式（7），則定子功率為：rqrrqrqrddt3LsPU=?i?=?ωωωssrdsr2Lm（10）ψ=+LiLisdss
8、dmrd3uLsmQU=?()+iψ=+LiLissrqsqssqmrq（3）2LLωsssψrd=+LirrdLimsd當(dāng)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，由圖1可知，發(fā)電機(jī)ψrq=+LirrqLimsq輸出功率的絕對(duì)值等于定子端的功率，故發(fā)電機(jī)輸出式中，usd，usq，urd，urq分別為定子、轉(zhuǎn)
