基于二自由度的双馈风力发电系统并网控制策略

张纯江 王 勇 柴秀慧 阚志忠

（燕山大学电气工程学院电力电子节能与传动控制河北省重点实验室 秦皇岛 066004）

1 引言

风能作为一种洁净无污染可再生能源，其主要利用形式是风力发电，其中以双馈风力发电应用最为广泛[1,2]。双馈风电机组的特征是定子并网发电，转子接电力变换器，通过对转子励磁电流的频率、相位和幅值的控制实现对定子侧输出功率的控制[3]。

双馈风力发电机并网运行一般是通过双环控制系统对有功、无功功率进行独立解耦控制[4,5]，但随着越来越多的变速恒频双馈风力发电机并网运行，对双馈感应电机稳定性问题的研究越来越重要。

双馈电机是一类复杂的非线性、多变量、强耦合系统[6]，虽然通过坐标变换得到的两相同步旋转坐标系下数学模型阶次降低并被化简，但其非线性、多变量的本质并没有改变。因此，双馈风力发电系统数学模型精确与否，直接影响其动态性能的优劣以及并网电流波形的好坏，甚至整个电力系统的动态稳定性[7]。当系统模型不精确时，由于系统非线性、强耦合，电力变换器非线性及反馈控制误差等各种干扰因素，并网电流容易发生畸变，含有低频振荡成分，对电网造成污染。

为了解决并网电流畸变问题，提高输电电能质量。本文通过首先建立双馈发电机数学模型，进而深入分析系统传递函数，提出了基于二自由度的电流内环Ⅱ型系统的设计方法，有效地解决了并网电流畸变问题，提高了系统的稳定性。……