孤立微网运行时DFIG风力发电机的控制策略探索

率 的控制 和实 现最 大风 能捕 捉 策略 来得 到 。仿 真 中为 实 现 双馈 发 电机 组 的单 位 功 率 因数控 制 ， 设 定子 侧无 功功 率 的参考 值为 ０ 在最大 风 能跟 踪 策 。 略实 现 中 ， 通过 发 电机 转 速和 参 考 转 速 的偏 差 通 过 Ｐ 控 制得 到转 子 电流 的转 矩分 量 。 Ｉ 通过 对 转子 电流 励磁 分 量 和 转矩 分 量 的控 制 ， 现 对发 电机 实 定 子侧 有功 功率 和 无功 功率 的控 制 。
网侧换 流器 的 主要 目标是 维 持直 流母 线 电压 恒 定 以及 调 节通 过 变 频 器 流 向 系 统 的无 功 功 率 。 在 同步旋 转 坐标 下 ， 以定子 电压定 向， 可得 到直 流
交 一直 一交变 频 器 与 电 网相 连接 ， 发 电机 提供 为
交流 励磁 。 磁 电流 的幅值 、 位 、 励 相 频率 均可 变 ， 其
研究。
其 中 ， ａ ｃ， ｃ 分别 为 直 流 母 线 的 电容 和 电压 ，
ｉ ，ｑ 别 为 网侧 电流 的直 轴分 量 和 交轴 分 量 ， ｃ 分 Ｉ ｄ
为 流 向转 子 换 流 器 的直 流 电流 ， 常 视 为一 扰 动 通
量 ， 为转 子无 功功 率 。 Ｑ 网 侧 换 流 器 的 矢 量 控 制 策 略 实 现 中 ， 定 设
磁 ） ｑ轴 （ 矩 ） 和 转 分量 。
转 子 侧 换流 器 的 矢 量 控制 策 略 实 现 中 ， 子 转
电流的励 磁分 量 和转 矩分 量分 别通 过 定子 无功 功
风力 发 电机 是 微源 的一 种 ， 风 力发 电机 并 对 网方式 下 的稳 态和 动态 研 究及对 并 网条 件下 风力
源 的应 用 也 给 电 网安 全 有 效 运 行 带 来 巨大 的挑 战 。 何更 加集 中地 整合 协 调分 布式 电源 ， 如 使得 分
双馈 风力 发 电控 制技 术 的核 心就是 矢 量控 制
技术 。在 同步 旋转 坐 标 系 ｄ ｑ坐 标 内 ， 以定子 磁 链
定 向 ， 略定 子 电阻 ， 忽 可得 到发 电机 的定 子 有功 功 率和 无功 功率 表达 式 如式 （ ） １ 所示 ， 转子 电流 的励
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பைடு நூலகம்
用 变 桨距 控 制 。 由于 所采 用 的 Ｐ Ｃ Ｓ ＡＤ／ ＭＴＤ Ｅ Ｃ
仿 真软 件 已经包 含 了 比较 详 细的 风 电的相 关模 型 （ 仿 真 采用 绕 线 式 异 步发 电机 来 代表 双 馈 发 电 本 机 ） 因此下 面 只对双 馈 风 电系统 的控 制策 略详 细 ，
磁分 量 控制 定 子 无 功 功 率 ， 转矩 分 量 控 制 定 子 的 有功 功 率 ［ １ 川。由此 ， 子 换 流器 的 矢 量控 制 实现 转 了发 电机 定子 有功 功率 和无 功 功率 的解 耦控 制 。
Ｐ。 ＝ ｄ ｄ ｑ ｑ一 一 ８８ ＋ ｓ。 ｉ ｑ ｒ （） １
布 式 电源在 电 网运 行 中发 挥 更 大 的 作用 ， 使 了 促
微 网研 究 的发展 。微 网运 行 也将 成 为有源 配 电 网 的 发展 方 向 ， 在 解 决 分布 式 电源 对 电力 系统 产 并 生 的影 响方 面具 有重 要 的价 值 。
微 网运 行 可分 为正 常 条 件 下 的并 网运 行 （ 并 网模 式 ） 主 配 电 网故 障 时 的 孤 网运 行 （ 网 模 和 孤 式） 两种 模式 ， 两种 运行 模 式下都 必 须保证 系 统 在
此 ， 以看 出可 通过 控制 网侧 电流 的 直轴 分 量 和 可
交轴 分 量来分 别 控制 直流 母线 的 电压 和转 子 回路
流 向 电网的 电流 。
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任 务是 调 节 有 功 功率 ， 实现 最 大 风 能捕 获 以及 为 转 子 回路提 供励 磁 ， 节 定子 无 功功率 。 轮机 采 调 风
２０ ０ ９年第 ４期
《 徽 电力 科技 信 息 》 安
孤 立 微 网运 行 时 ＤＦ Ｇ 风力 发 电机 的 控 制 策 略 探 索 Ｉ
近 年 来 ， 能 源发 电受 到越 来越 多 的关 注 。 新 新
１ １ 转 予 侧 换 流 器 的 控 制 策 略 ．
能源 电源 接入 系统 ， 降低 网络 损耗 、 高 网络 电 对 提 压水 平 具 有积 极 作 用 ， 有 分布 式 电源 的 电网形 具 式 将是 电网发 展 的一个 方 向 。然而 大量 分布 式 电
１ ２ 网侧 换 流 器 的 控 制 策 略 ．
发 电 机 故 障 的 暂 态 研 究 已 取 得 了 较 多 的 成
果 ［ ６ ］ ３ ］ 。变 速恒 频双 馈 异步 发 电机 （ ＦＧ） －Ｅ Ｄ Ｉ 因
其 良好 的并 网运 行 特性 ， 到越来 越 广泛 的应 用 。 得 本 文应用 Ｐ Ｃ Ｓ ＡＤ／ ＭＴＤ 仿 真 软 件 ， 论 了孤 Ｅ Ｃ 讨
立 微 网环 境下 增 加储 能 系统 的 Ｄ Ｉ 运 行特 性 和 ＦＧ 控制 策 略 ， 微 网更好 地 孤立 运行 提供 参考 。 为 １ 并 网双馈 风 力发 电机 模型 在 双 馈 风力 发 电系 统 中 ， 电机 的 定 子 侧 直 发 接与 电网相连 接 ， 转子 侧 采用三 相 对称 绕组 ， 经过
中励 磁频 率为 转差 频率 。交 一直 一交变 频 器为双 Ｐ ＷＭ 换 流 器 ， 可实 现 四象限 运行 。网侧 换 流器 的 主 要 任务是 保 证 电流波 形和 功率 因数满 足要求 并 保 证 直流 母 线 电压 的 稳定 ， 子 侧 换 流 器 的主 要 转
母 线 电压 和 转子 无 功 功 率 表达 式 如 （ ） ２ 所示 。 由
稳定 运 行 Ｌ ， １ 即系统 的 电压 、 率 必 须在 规 定 的 ］ 频 限值 范 围 内。 因此 ， 网系 统 的稳定 性研 究是 微 网 微
运 行 的关 键 。
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（ 一
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其 中 ，。Ｌ ， 分 别 为 定子 电压 ， 子 电抗 ， “ ， 。Ｌ 定 定 转子 互 电抗 ， ｉ 分 别 为转 子 电流 的 ｄ轴 （ 励