变速恒频双馈风力发电系统控制研究

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（南京南瑞继保电气有限公司，江苏 南京 211102）

1 引言

交流励磁变速恒频（ACVSCF）风力发电技术具备运行效率高、电能质量优、变流器容量小等优势，已经成为风力发电领域中应用较为广泛的技术，它可以实现功率的解耦控制和最大风能的跟踪控制［1－2］。在该方案中，将双馈异步发电机（DFIG）的定子接入电网，转子则由电力电子变流器提供励磁电流，当DFIG机械转速发生变化时，实时控制变流器改变转子电流的频率、相位以及幅值实现“交流励磁”，从而保证DFIG在不同工作转速范围内都能正常运行，同时还能实现输出有功和无功功率的解耦。

双馈型风力发电系统是一个系统工程，涉及到电机控制、变流器的控制、无功补偿控制以及电网低压故障控制等。对变流器控制而言，目前一般采用矢量控制技术较为方便，本文在推导基于电动机惯例下的双馈异步发电机数学模型基础上，研究其运行控制原理，给出了基于定子磁链定向控制的矢量控制策略，同时对双馈型风力发电中的低电压穿越（LVRT）问题也作了分析研究和探讨，最后在搭建的样机上做了上述理论分析及实验研究，并给出了相关实验结果。

2 变速恒频风力发电机的原理

图1 交流励磁变速恒频风力发电系统Fig.1 ACVSCF wind power generation system

交流励磁变速恒频风力发电系统见图1，由背靠背的PWM变流器作为DFIG的励磁源，DFIG定子直接接入电网，而其转子则由PWM变流器提供励磁电流，当风速变化时，通过控制变流器改变励磁电流从而实现变速恒频。……