交流励磁变速恒频风力发电系统并网控制技术研究

合集下载

交流励磁变速恒频风力发电机空载并网研究

ｔｎｃｎｒｌｓｒｔｇｆＤＩＧｒ－ｏｎｃｉｎｃｎｒｌｉｓｕｉｄｂｈｘｅｍｅｔｈｘｅｍｅｔｅｕｔｖｒｙｔｅｉｏｔｔｅｙｏＦＧ．ｉｃｎｅｔｏｔｓｔｄｅｙｔｅｅｐｒｎ．ｅｅｐｒｎａｒｓｌｅｆｈｏｏａｄｏｏｉＴｉｌｓｉｃｒｅｔｅｓａｄｖｌｉｆｔｅｍｏｅｉｇａｄｃｎｒｌｏ — ｘｔｄＶＳＦｗｎｏｅｅｅａｏ．ｏｒｃｎｓｎａｉｔｏｈｄｌｎｏｔｆＡＣｅｉＣｉｄｐｗｒｇｎｒｔｒｄｙｎｏｅ
ｎｃｉｎｂｔｅｅｔｅｗｅｎＡＣ— ｘｉｄＶＳＦｗｉｄｐｗｅｅｅａｏｎｏｅｃｔＣｎｏｒｇｎｒｔｒａｄｅｄａｅａａｙｅｏｍａｅｇｎｒｔｒｏｔｕｏｔｇｅｒｎｌｚｄｔｋｅｅａｏｕｐｔｖｌｅｍｅｔａｇｉ — ｏｎｃｉｎｃｎｉｏｙｅｃｔｔｎｃｎｒ１ｅｄｎｍｉｔｅｔａｄｌｏＣＦｄｕｌ — ｄｉｄｃｉｎｇｎｒｒｄｃｎｅｔｏｄｔｎｂｘｉｉｏｔｏ．ｙａｃｍａｈｍａｉｌｍｏｅｆＶＳｏｂｅｆｎｕｔｅｅ－ｏｉａｏｈＴｃｅｏ
ａｒＤＩｎｄ，ｏｒｉａｅｓｓｍｉｅｔｌｈｄ，ｔｏｕｒｎａｉｓａｏｔｄｔｄｄｃｏｌａｒ —ｏｎｃｔ（ＦＧ）ｉｑｃｏｄｎｔｙｔｓｓｂｉｅｓｔｒｆｘｏｅｔｏｉｄｐｅｅｕｅｎ — ｄｇｄｃｎｅ — ｏｅａｓａｌｉｔｎｏｏｉ

变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术研究

变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术研究变速恒频双馈风力发电机是一种目前被广泛应用的风力发电机型号之一、它的励磁控制技术的研究对于提高风力发电机的发电效率和稳定性具有重要意义。

本文将从变速恒频双馈风力发电机的原理入手，介绍其励磁控制技术的研究现状和存在问题，并展望未来的发展方向。

变速恒频双馈风力发电机是一种采用双馈变速发电机作为发电机的风力发电系统。

其工作原理为：风能通过风轮驱动发电机转子旋转，产生电能。

其中，双馈发电机在转子和定子之间通过两个转换器将电能传递到电网中。

变速恒频控制技术的目的是根据风能的变化调整电机的转速，从而使发电机输出的电压频率保持稳定不变，并将其与电网的频率保持一致。

目前，变速恒频双馈风力发电机的励磁控制技术主要有三种类型：恒功率控制、恒风速控制和变频控制。

恒功率控制方法通过调节齿比传动装置来使得风力发电机输出的功率恒定。

恒风速控制方法通过调整转子的转速来使得风轮的转速保持恒定，从而达到一定的风速条件下输出恒定的功率。

变频控制方法通过控制发电机的频率来实现电网的频率同步。

然而，该技术在实际应用中还存在一些问题。

首先，励磁调节繁琐，难以实现精确控制。

其次，由于风力的不稳定性，变速恒频双馈风力发电机的输出功率会产生一定的波动，从而对电网的安全性和稳定性产生影响。

此外，传统的变速恒频控制方法对于风力发电机在不同气候条件下的风速响应能力较差。

未来的发展方向是改进现有的励磁控制技术，提高风力发电机的发电效率和稳定性。

一方面，可以研究开发更加精确的励磁控制算法，提高励磁系统的响应速度和控制精度。

另一方面，可以采用先进的传感器技术来实时监测和调节风力发电机的工作状态，以提高其对风力变化的响应能力。

此外，还可以结合机器学习等新兴技术，通过模型预测和预测控制来减小风力发电机输出功率的波动性。

综上所述，变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术的研究对于提高风力发电机的发电效率和稳定性具有重要意义。

通过改进励磁控制算法和采用先进的传感器技术，可以提高风力发电机的响应能力和控制精度，减小输出功率的波动性。

变速恒频双馈风力发电机组交流励磁控制系统研究pdf

变速恒频双馈风力发电机组交流励磁控制系统研究鲍薇,尹忠东,任智慧(华北电力大学电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室,北京102206) 摘要:介绍了变速恒频双馈风力发电系统的工作原理,分析了双馈型风机的运行性能,重点对采用双PWM 换流器结构的交流励磁系统进行了介绍,提出了一种矢量控制策略,对网侧和转子侧变换器采用不同的矢量控制,从而实现不同的控制目标。

并通过EM TDC/PSCAD 软件进行了建模仿真,仿真表明,采用介绍的控制策略,能实现风力发电系统的最大风能追踪及有功无功解耦控制,保证输出功率稳定,实现高功率因数并网运行。

关键词:变速恒频;风力发电系统;交流励磁;PWM 换流器;矢量控制;最大风能追踪中图分类号:TM614 文献标识码:AStudy on AC -excited Control System of VSCF Doubly -fedWind Pow er G eneration SystemBAO Wei ,YIN Zhong -dong ,REN Zhi -hui(Key L aboratory of Power S ystem Protection and Dynamic Security Monitoring and Control under Ministry of Education N orth China Electric Power University ,Bei jing 102206,China )Abstract :The operation principle of doubly -fed VSCF wind power generation system was analyzed ,it es 2pecially introduced the doubly -fed generator ′s AC -excited system based on a structure of dual PWM con 2verter ,presented a vector control strategy ,which adopted different vector control between the grid -side con 2verter and the rotor side converter ,in order to achieve various control goals.The simulation on EM TDC/PSCAD software shows that adopting this control strategy this article presented ,it is able to track the largest wind energy ,achieves the decoupling control of wind power system ′s active and reactive power ,ensures the stability of output power and operate on high power factor.K ey w ords :variable -speed constant -frequency ;wind power generation system ;AC excitation ;PWM con 2verter ;vector control ;tracking largest wind power 基金项目:“十一五”国家科技支撑项目(2008BAA14B05) 作者简介:鲍薇(1985-),女,研究生,Email :baowei_19850627@1　引言目前我国的风电场装机绝大多数是恒速恒频机组。

变速恒频风力发电系统励磁变频器控制研究

１引言交流励磁变速恒频发电是目前风力发电技术的发展方向… 。采用双馈异步发电机（ＦＧ）ＤＩ的变速恒频发电是其中较为合适的方案圈该方案中，ＦＧ定子ＤＩ
绕组接入电网，转子绕组由静止变频器提供低频交流励磁，通过变频器调节转子电流的频率、幅值和相位
ＳｕｙｏｃｔｔｎＣｏｖｒｅｆＶａｉｂｅＳｅｄＣｏｓａｔＦｅｕｎｙｔｄｎＥｘｉａｉｎｅｔｒｏｒａｌｐｅｎｔｎｒｑｅｃｏＷｉｄＧｅｅａｉｎＳｓｍｎｎｔｔｏｙｔ
．
ｑｅｃ（ＳＦｉｄｇｎｒｔｎｓｓｍｉｐｅｅｔｄｈｏｔｌｔｔｙａａｔｂｃ— —ａｋＰｕｎｙＶＣ）ｗｎｅｅａｏｙｔｓｒｓｎｅ．ｅｃｎｒｒｅｄｉｅＴｏｓａｇｏｃｎｅｅｓｙｃｒｎｚＳ —
ｔａｓｌｎｅｎｏｔｅｃｎｒｌｏｈｙｔｍ．ｏｔｏｔｔｇｎｔｅＡＣｅｃｔｔｎｃｎｅｔｒｏａｉｂｅｅｄｃｎｔｎ一一ｒｎｐａｔｄｉｔｈｏｔｆｔｅｓｓｏｅＡｃｎｒｌｒｅｙｏｈｘｉｉｏｖｒｅｆｒｌｐｅｏｓｔｓａａｏｖａ一ｓａ
ｉｇｃｎｒｌｐｗｅｅｏｐｅｏｔｏｒｔｄｅｙｔｅｅｐｒｎ．ｈｘｅｉｎａｅｕｔｖｌａｅｔｅｆａｉｉｔｆｔｅｎｏｔ，ｏｒｄｃｕｌｄｃｎｒｌｅｓｕｉｄｂｈｘｅｍｅｔｅｅｐｒｏａｉＴｍｅｔｌｓｌａｉｔｈｅｓｂｌｙｏｈｒｓｄｉ

变速恒频风力发电用交流励磁双馈发电机的研究

Ｓａ－ｉ，ＬＩＹｉａ，ＺＨＩＸｉｏｂｎ－ｏＨＡＯｅｇｊａｍｉＦｎ－ｎｉ
（ｐｒｍｅｔｏｅｔｉａｇｎｅｉｇＬａｎｎＤｅａｔｎｆＥｌｃｉｅｓｔ，Ｈｕｕａ２１５Ｃｈｎ）ｃｎｃｌＵｎｖｒｉｙｌｄｏ１３０，ｉａ
ＳｕｙＯｔｄｆＡＣｘｉｄｄｕｙｆｄｅｃｔｏｂｌ－ｅｅ
ｇｅａｏｓｄｂａｒｂｅｓｅｄｅｎｒｔｒｕｅｙｖｉｌ－ｐｅａ
ＣＯｎｔｔｔｅｑＵＳａｎ－ｒｅｎｃｎｙｗｉｄｐｏｗｅｒ
围１并网运行时的交流励磁双？风力发电矶系统曩
１２交流励磁双馈发电机的运行原理．
交流励磁双馈发电机定子接入电网，转子绕组由频率、相位、幅值可调的电供给三相低频励磁电流，在转子中形成一个低速旋源转的磁场，这个磁场转速与转子的机械转速相加等于定子磁场同步速，从而发电机定子绕组中感应出同步转速的工频电压。当风速变化时转速随之变化，此时相应改变转子电流的频率和转子旋转磁场的转速以补偿电机转速变化，这样就达到变速恒频的目的。
维普资讯
堡鲞：
文章编号：１７－０１２０）２０１－２１１４（０７０－００６６
变速恒频风力发电用交流励磁双馈发电机的研究
史晓斌，李漪淼，赵凤俭
（辽宁工程技术大学电气工程系，葫芦岛ｌ５０）２１５
摘要：描述了变速恒频风力发电用交流励磁双馈发电机的结构特点和运行原理，并通过对该电机基本方程式，等效电路及时空矢量图的分析，导出了电机运行参数．如定，转子电流，有功．无功功率及电磁转矩）的数学表达（式，证明了搬运性能可表示为转差率．转子励磁电压及与定子电压的相位差角三个变量的函数，为它的应用提供了理论依据。

变速恒频风力发电关键技术研究

变速恒频风力发电关键技术研究变速恒频风力发电是一种高效利用风能的发电方式。

它通过调节风机的转速，使之始终保持在一个恒定的频率，实现对风能的最大利用。

变速恒频风力发电的关键技术主要有以下几个方面。

首先是变速系统的设计与控制。

变速系统是保证风机转速恒定的核心部件，它通常采用变频器控制变速器的输出转速。

变速系统需要根据风机的转速和负载的变化情况动态调整转速，以实现最佳发电效果。

变频器还需要具备保护功能，能够及时识别故障并采取相应措施，以提高系统的稳定性和可靠性。

其次是电力系统的设计与控制。

风力发电机组产生的电能需要通过电力系统转换为可供电网使用的交流电。

在变速恒频风力发电中，电力系统需要具备可靠性高、效率高的特点，能够稳定地将风机发出的电能输送到电网中。

电力系统还需要具备调度能力，能够根据电网负荷的变化情况调整输出功率，以实现对电网的无功补偿和动态响应。

另外一个关键技术是风机叶片的设计与制造。

风机叶片是将风能转化为机械能的部件，其设计与制造质量直接影响到发电系统的效率和可靠性。

风机叶片需要具备高效性和强度，能够在各种恶劣的气候条件下工作。

目前，一些新型材料和制造工艺被应用于风机叶片的制造中，以提高其性能和使用寿命。

还需要考虑变速恒频风力发电系统的运维与管理。

风力发电机组的运维与管理是保证系统正常运行的重要环节。

运维人员需要对发电机组进行定期巡检、维修和保养，以确保设备的可靠性和安全性。

需要建立完善的数据监测与分析体系，及时掌握系统的运行情况，并采取相应措施进行调整和优化。

变速恒频风力发电的关键技术包括变速系统的设计与控制、电力系统的设计与控制、风机叶片的设计与制造以及系统的运维与管理。

这些技术的研究和应用能够提高风力发电系统的效率和可靠性，推动可再生能源的发展。

变速恒频风力发电系统运行与控制研究

变速恒频风力发电系统运行与控制研究一、本文概述随着全球对可再生能源需求的不断增长，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，在全球范围内得到了广泛的关注和应用。

变速恒频风力发电系统作为风力发电的一种重要形式，其运行与控制策略的研究对于提高风力发电的效率和稳定性具有重要意义。

本文旨在深入研究变速恒频风力发电系统的运行与控制技术，探讨其在实际应用中的性能表现和优化策略。

文章首先介绍了变速恒频风力发电系统的基本原理和组成结构，包括风力发电机组、变速恒频控制器、并网逆变器等关键部分。

然后，文章重点分析了变速恒频风力发电系统的运行特性，包括风速变化对系统运行的影响、最大功率跟踪策略的实现等。

在控制策略方面，文章详细探讨了变速恒频风力发电系统的控制技术，包括变速恒频控制、最大功率跟踪控制、并网控制等。

文章还分析了现有控制策略的优缺点，并在此基础上提出了一种优化的控制策略，以提高系统的运行效率和稳定性。

文章通过仿真实验和现场测试验证了所提控制策略的有效性和可行性，为变速恒频风力发电系统的实际应用提供了理论支持和技术指导。

本文的研究对于推动风力发电技术的发展，提高风力发电系统的运行效率和稳定性具有重要意义。

二、变速恒频风力发电系统基本原理变速恒频风力发电系统（Variable Speed Constant Frequency Wind Power Generation System, VSCF-WPGS）是一种新型的风力发电技术，其核心在于通过变速运行的风力发电机组，实现电网频率的恒定输出。

这一系统相较于传统的恒速恒频风力发电系统，具有更高的风能利用率和更好的电网适应性。

VSCF-WPGS的基本原理主要基于风力机、发电机以及控制系统的相互作用。

风力机通过风轮捕获风能，并将其转换为机械能。

由于风速的自然变化，风轮的转速也会相应变化，这就是所谓的“变速”特性。

接着，这种变化的机械能传递给发电机，通过电磁转换过程，将机械能进一步转换为电能。

浅谈变速恒频风力发电系统的运行和控制

浅谈变速恒频风力发电系统的运行和控制风力发电作为清洁能源发电，具有很大的发展潜力，能够在未来的电力行业中占据一席之地。

但是风力发电并入电网存在一定的技术难点，需要通过变速恒频实现风电系统和电网的高效互联，进一步提升风电系统的发展空间和能力。

一、风力发电系统变速恒频运行的技术基础探析风力发电系统在变速恒频运行模式下，随着外界风速的变化，风力机的转速也会随之对应出现变化，需要通过一定的控制手段，实现电能传输恒定，就是变速恒频的实质所在。

风力机功率的影响因素主要包括了三个，即叶尖转速比、桨叶节距角和风速。

根据相关资料可知，风力机功率的计算式为：；；；上述三个计算式中：为空气密度；R为风力机的风轮半径；为风轮的角速度；为风能利用系数。

可以看出，桨叶节距角以及叶尖转速比都可对风能利用系数产生较大的影响。

在桨叶节距角处于一个固定值时，就只有叶尖转速比对风能利用系数产生影响了。

对于风力机来说，其具有一个风能利用系数上限，也就是最大利用值，该值下对应的叶尖转速比是最佳值。

在变速恒频技术中，风力机在不同风速下具有不同的运转速度，可以有效切换运转速度追求风能最大转换。

风电系统变速恒频的运行方式非常适用，具有下面几个优点。

第一，变速恒频运行可以有效减少风力机受到阵风冲击的机械应力影响，可以在风速升高时把阵风余量转化为风力机的转动惯量；当外界风速出现下降的时候，又可以把转动惯量重新释放，通过一定的控制手段使其转为电能。

第二，电网和风电机组可以在变速恒频运行模式下进行柔性连接，有效削弱电网和风电系统之间存在的差异，切实降低并网后冲击电流引发的问题，保障电网运行安全。

除此之外，变速恒频的实现比较容易，是进行风电并网的不二选择。

第三，风力机在低风速条件下会产生噪音，但是变速恒频技术可以有效缓解这一问题。

在低风速情况下，风力机可以把存储的动能释放保证风力机的稳定运行，这就避免了风速较低情况下恒速运行产生的噪音。

总之，变速恒频运行已经得到国内外风电行业的一致认可，并且开始使用变速恒频取代恒速恒频，在提高发电效率和捕获风能等方面进行着深入研究。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

流励磁变速恒频（Ｃ— ｘｉｄＶｒｂｅＳｅｄＡＥｃｅａｉｌ — ｐｅｔａ
ｅｃｅＳＦ（ＥＳＦｗｎｏｅｅｅａｏｙｔｍ，ｔｅｘｉｄＶＣｔＡＶＣ）ｉｐｗｒｇｎｒｔｎｓｓｓｈｄｉｅ
ｓａｏｅｄ－ｒｎｅｅｔｒｃｎｒｌｓｈｍｅｉｔｎｐａｔｄｉｔｔｔｒｆｌｏｉｔｄｖｃｏｏｔｃｅｓｒｓｌｎｅｎｏｉｅｏａｔｅｇｄｃｎｅｔｎｃｎｒｌａｄｔｅｉｖｓｉａｉｎｏｅｄｕｌｈｒ－ｏｎｃｉｏｔｎｈｎｅｔｇｔｆｔｏｂｅｉｏｏｏｈｃｏｅｌｏｌｓｄ－ｏｐｄ— ｏｎｃｉｎｃｎｒｌｔｔｇｏｃｎｅｔｏｔｓａｅｙｆｒＡＣ－ｘｉｄｏｏｒｅｃｔｅ
ｔｃｎｏｔ１Ｔｅｓｍｕａｉｎｒｓｌｅｆｄｔｅｃｒｅｔｅｓｆｒｉｇｃｎｒ．ｈｉｌｔｅｕｔｖｒｅｈｏｒｃｎｓａｏｏｓｉｉｏｔｅｒｔａｓｄａｄｈｖｉｏｔｎｓｇｉｃｎｅｔｔｅｈｏｅｉｌｔｙｎａｅｍｐｒｔｉｎｆａｃｏｈｃｕａｉｅｐｒｎａｔｄ．ｘｅｍｅｔｌｕｙｉｓＫＥＹＯＲＤＳＡＣ－ｃｔｄｗｉｄｐｗｒｅｅａｉｎｖｒｂｅＷ：－ｘｉ；ｎｏｅｎｒｔ；ａｉｌ－ｅｅｇｏａ
Ｃｎｔｎ～ｒｑｅｃ。ＥＳＦ风力发电技术是一种ｏｓｔＦｅｕｎｙＡＶＣ）ａ全新高效的发电方式，与恒速恒频方式的风力发电系统相比，变速恒频风力发电系统具有运行范围
ｃｎｅｔｎａｊｓｎ，ｒｎｉｏｒｃｓａｄｍｘｌｉｄｐｗｒｏｎｃｏｄｕｔｇｔｓｉｎｐｏｅｓｎａｉｎｏｅｉｉａｔｍａｗ
２０ｅ．ｏ８
文章编号：６４００（０８０ — ０８０１７ — ０９２０）２０４ — ７
文献标志码：Ａ
交流励磁变速恒频风力发电系统并网控制技术研究
秦
（．电力大学，京１华北北
涛宋振红，
１２０；２武汉理工大学，汉４０７）０２６．武３００
ＧｒｄＣｏｎｃｉｎＣｏｔｏｔａｅｙｆｒＡＣ－ｃｔｄＶａｉｂｅＳｅｄＣｏｓａｔｉ－ｎｅｔｏｎｒｌｒｔｇｏＳＥｘｉｒａｌ — ｐｅｎｔｎ－ｅＦｅｕｎｙＷｉｄＰｗｅｎｒｔｎＳｓｅｓｒｑｅｃｎｏｒＧｅｅａｉｙｔｍｏ
ＱＮＴｏ．ＯＧＺｅ —ｏｇＩａＳＮｈｎｈｎ
（．ｏｔＣｉｌｃｃＰｗｒｎｖｒｔ，ｅｉ０２６Ｃｉ；Ｗｕａｎｅｓｙｏｅｈｏｇ，ｈｎ４０７，ｈｎ）１ＮｒｈｎＥｅｔｏｅｉｓｙＢｉｎ１２０，ｈｎ２ｈａｉｒＵｅｉｊｇａ．ｈｎＵｉｒｉｆｃｎｌｙＷｕａ３００ＣｉａｖｔＴｏ
ｇｎｒｔｒｉｐｐｓｄｅｅａｏｒｏｅ．Ｂｄｌｇｇｎｒｔｒｒｓｅｔｅｙａｄｓｏｙｍｏｅｉｅｅａｏｐｃｉｌｎｎｅｖｔ－ｈｒｇｓｍｕａｉｎｔｅＡＥＣｙｔｍｉｌｔｎｍｏｅｉｍｅｓａｎｉｌｔ，ｈＶＳＦｓｓｅｓｍｕａｉｄｌｉｏｏｗｓｍａｅｉｔｂＳｍｕｉｋａｄｄｄｔｅｓｌｔｎｏｒ — ａｄｎＭａｌ／ｉｌ，ｎｉｈｉａｉｆｇｉａｎｍｕｏｄ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ｙｎｌｚｎｔｅｐｒｔｎｒｃｐｅｆＡＣ — Ｂａａｙｉｇｈｏｅａｉｐｎｉｌｏｏｉ
受到人们的重视。随着电力电子技术、计算机技术
的进步以及各种先进电机控制理论的提出，多种形式的风电机组和控制方式蓬勃发展起来。其中，交
维普资讯
ＰｏｒｓｅａｄＣｉａｅｇｗｅＳｙｔｍｎｅｎＥｎｒｙ
第２４卷第２期２０年２月０８
电网与水力发电进展Ａｖｎｅｆｏｅｙｔ＆ＨｄｏｌｔｃＥｇｅｒｇｄａｃｓｗｒｓｍｏＰＳｅｙｒｅｃｎｉｅｎｅｒｉｎｉ中图分类号：Ｍ１Ｔ６４
宽、风能转换效率高和机械应力低等优点，而且通过矢量变换和定子磁链定向控制技术，还能实现定子输出有功功率和无功功率的独立解耦控制，提高
了电力系统的灵活性和动、态稳定２静Ｉ１￣，。在交流励磁变速恒频风力发电系统的启动阶