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1、永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制策略研究綜述[摘要]隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人們對(duì)能源的需求不斷增長(zhǎng)導(dǎo)致傳統(tǒng)的化石燃料越來(lái)越緊缺，而風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，受到了很多國(guó)家的青睞。永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能量轉(zhuǎn)換效率高、可靠性強(qiáng)以及控制靈活，已經(jīng)成為當(dāng)今風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究熱點(diǎn)。目前我國(guó)的大功率直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)變流器很大部分還依賴于進(jìn)口，尤其是對(duì)變流器的控制還不成熟，因而對(duì)其研究也至關(guān)重要。[關(guān)鍵詞]永磁直驅(qū)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)，控制策略中圖分類號(hào)：TM315文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1009-914X（2014）42-0179
2、-01[Abstract]Withthesustainabledevelopmentofthesocietyandeconomy，thedemandfortheenergyisgrowingrapidlywhichresultinanincreasingshortageofthetraditionalfossilfuels.Windenergy，asacleanrenewableenergy，hasbeenpopularinmanycountries.Permanentmagnetdirect-drivenwi
3、ndturbineasbecometheresearchhotspotbecauseofhighconversionefficiency，reliabilityandflexiblecontrol.Wearestilldependsonimportforthepowerconverter，especiallyforthecontrolofit6whichmakesitmoreimportanttostudy.[Keywords]direct-drivepermanentgenerator，windturbine
4、，controlstrategy一、前言風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源而備受青睞。據(jù)統(tǒng)計(jì)自1990年以來(lái)，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)得到了飛速發(fā)展。全球風(fēng)力發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量平均每年增長(zhǎng)超過(guò)20%。至2020年，全球風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到l200GW，風(fēng)力發(fā)電量將占發(fā)電總量的l2%。目前風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)從獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)到可以并網(wǎng)系統(tǒng)，大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)已成為發(fā)達(dá)國(guó)家風(fēng)電發(fā)展的主要形式。永磁電機(jī)由于具有效率高、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，加上與全功率變流器組合后對(duì)電網(wǎng)優(yōu)越的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)特性，近10年來(lái)被越來(lái)越多地應(yīng)用于大功率、并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。文
5、獻(xiàn)[1]介紹了永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)：PMSG系統(tǒng)無(wú)需齒輪箱、機(jī)械損耗小、維護(hù)簡(jiǎn)單，輸出的有功、無(wú)功功率可調(diào)，在低風(fēng)速情況下仍可高效發(fā)電，并且在電壓跌落時(shí)，可以只在網(wǎng)側(cè)逆變器和直流側(cè)采取應(yīng)對(duì)措施，而不會(huì)影響到電機(jī)側(cè)整流器以及電機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。文獻(xiàn)[2]表明了直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組的缺點(diǎn)：系統(tǒng)需要全功率變流器，即變流器的容量為系統(tǒng)額定容量，這就限制了直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)的發(fā)展。二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀61.永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組控制策略的重要性永磁發(fā)電機(jī)難以調(diào)節(jié)磁場(chǎng)來(lái)控制其電壓和功率因數(shù)。采用整流和逆變實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。目前變流器采用可控整流，
6、改變載荷電流時(shí)空關(guān)系和轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整機(jī)組需要的電壓及功率因數(shù)。系統(tǒng)采用風(fēng)輪機(jī)直接驅(qū)動(dòng)多極低速永磁同步發(fā)電機(jī)，通過(guò)功率變換電路將電能轉(zhuǎn)換后并入電網(wǎng)，系統(tǒng)效率大為提高，有效地抵制了噪聲，直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制策略及運(yùn)行特性逐步成為研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。2.永磁風(fēng)電機(jī)組的控制模式文獻(xiàn)[3]總結(jié)永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變流器主要有兩種形式，一種是主動(dòng)整流，即網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)側(cè)變流器均可控。另一種則是機(jī)側(cè)變流器部分采用不可控整流，稱為被動(dòng)整流。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子變換裝置的結(jié)構(gòu)已經(jīng)逐漸由不可控整流加Boost升壓變流器再接并
7、網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)殡pPWM變流器結(jié)構(gòu)，永磁同步發(fā)電機(jī)經(jīng)雙PWM全功率變流器與電網(wǎng)相連，通過(guò)調(diào)節(jié)和控制d軸和q軸電流，實(shí)現(xiàn)有功和無(wú)功的解耦控制，控制發(fā)電機(jī)流向電網(wǎng)的有功功率和無(wú)功功率。6永磁同步發(fā)電機(jī)的電流控制策略常用的有id=0控制策略、單位功率因數(shù)控制策略、最大轉(zhuǎn)矩電路比控制策略、最小損耗控制策略、弱磁控制策略等。文獻(xiàn)[4]根據(jù)矢量控制原理提出了機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)PWM變流器的控制策略，分析了永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)雙PWM變流器的電路結(jié)構(gòu)及其工作原理，建立了永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)中包括風(fēng)力機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、永磁同步發(fā)電機(jī)、雙PWM變
8、流器等各部分的數(shù)學(xué)模型，建立了永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)的仿真模型并進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真。3.故障下永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的控制策略隨著風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的影響已經(jīng)不能忽略。為了使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在電網(wǎng)電壓瞬間跌落時(shí)仍能保持并網(wǎng)，要求風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具有一定的低電壓運(yùn)行能力[5]。文獻(xiàn)[6]分析了直驅(qū)式永磁同步風(fēng)電機(jī)組在電網(wǎng)故障時(shí)的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行特性，對(duì)電網(wǎng)電壓降落、風(fēng)電場(chǎng)鄰近母線單相短路接地、三
