双馈感应风电机组建模控制仿真

张 帆，李国庆，张宇阳，张万林

(1.东北电力大学 电气工程学院，吉林吉林132012;2.吉林市供电公司，吉林 吉林132011)

随着风力发电技术的发展，双馈风电机组逐步成为兆瓦级风力发电机组的主力机型，双馈风电机组与传统定速风电机组相比有显著的优越性:通过调节发电机转子电流的大小、频率和相位，从而实现转速的调节;可在很宽的风速范围内保持最佳叶尖速比，进而实现风能最大转换效率;可以采用一定的控制策略灵活调节系统的有功、无功功率，减少损耗，提高系统效率［1，2］。励磁技术和桨距调节技术的结合，构成了变速恒频风力发电控制系统。结构与性能的特性对DFIG风机的控制提出了更高的要求，性能优良的控制策略是提高风能利用效率及电能质量的可靠保证［3］。文献［4］采用气隙磁场定向的控制策略，实现了定子端口有功和无功的解耦，然而在实际系统中准确定向气隙磁场并不容易，这增加了控制系统的复杂性。文献［5］采用直接功率控制，研究结果表明系统具有很好的鲁棒性，然而由于采用滞环比较器，导致励磁控制器的调节对发电机及其系统的冲击较大。本文采用定子磁链定向的控制策略，结合应用在风力机部份的桨距角限速控制策略，实现了DFIG发电机变速恒频运行、有功功率、无功功率的解耦控制以及原动机最优效率跟踪运行等基本性能，且动态性能良好。

1 基于双馈感应发电机的风电机组模型

1.1 空气动力模型

风力发电机的空气动力数学模型为［6］