变速恒频风力发电自动控制系统的设计
变速恒频风力发电自动控制系统的设计
摘要：变速恒频风力发电自动控制系统具有众多优点，它主要是由变速恒频风电技术实现的，同时，这项技术也促进了变速恒频风力发电的改革和优化，本文将通过对变速恒频风力发电自动控制系统的数据模型以及各项取现进行分析，对变速恒频风力发点自动控制系统进行系统的介绍，重点介绍该系统的工作原理和工作基本步骤，以及其自动捕风过程的如何实现。
关键字：变速恒频；风力发电自动控制；数学模型；捕风原理
Abstract:speed constant frequency wind power automatic control system has many advantages, it main is by speed constant frequency wind electric technology achieved of, while, this items technology also promoting has speed constant frequency wind power of reform and optimization, this article will through on speed constant frequency wind power automatic control system of data model and the take now for analysis, on speed constant frequency wind made points automatic control system for system of describes, focus describes the system of work principle and work basic steps, and its automatically catching wind process of how achieved.
Keywords: variable speed constant frequency; wind power automatic control; mathematical model; principles of catch the wind
在当前环境问题下，能源短缺，环境污染严重，这要的环境情况不符合我国可持续发展的战略要求。
在我国电力事业不断发展和人们大众的生活对电力需求不断增长的严峻形势下，对环境造成的不可逆转的影响，不断激励我们大力发展清洁能源。
太阳能、风能、地热能等作为取用无穷，用之不竭的可再生能源已经被广泛用于各行各业。
我国风力资源丰富，并且风力资源属于清洁能源和可再生能源，若发展风力来发电，对我国未来环境的发展具有不可磨灭的战略意义，并且风能发电已经成为全世界公共关注的话题。
风力发电已经逐步走进我们的生活，经过发展，风力发电机组容量不断增大，那么如何有效的提高发电机组运行效率迫在眉睫。
通过我们的努力已经发现，变速恒频已经成为提高此项技术的重要方法。
根据各种数据统计，全世界范围内已经有多个国家开始进行此项技术的电力发展。
一、风力发电发展的概述
风的形成，是由于太阳光芒辐射到地球表面，给地表造成了不同的温度差，从而形成了风。
石化燃料的使用和石化能源的日益减少，风能逐渐引起了人们的重视。
根据研究数据统计，全球风能的总量约为三亿兆瓦，其中占总量百分之一的风能使可以加以利用的。
但是，这个数字相比较于水力发电是非常巨大的储存能量。
我国风力资源尤其丰富，可以利用风能资源大约在2.5亿千瓦左右。
通过
上文表述，不难看出风能作为清洁能源已经越来越受到国际的认可和过国家的关注，同时，建立在风能发电上的各种研究也已经相继开展。
二、变速恒频风力发电自动控制系统的设计
变速恒频风力发电自动控制系统的设计要求主要在于变速恒频，内容如下：
（1）、变速恒频风力发电系统的优势；
（2）、变速恒频风力发电系统的设计原理以及结构；
（一）、VSCF风电技术的优势
风电技术可以分为CSCF技术和VSCF技术。
也就是恒速恒频技术和变速恒频技术。
两者相比较而言后者更具有良好的发展前景和优势，换言之，VSCF技术更适用于进行风力发电。
其优势可以总结为以下几个方面。
（1）、VSCF风电技术可以根据风俗的大小，对风力机的转速进行适当的调节。
风力具有不稳定伊苏，那么如何能够保证风力机最大效率的利用风能，可以依据VSCF风电技术实现。
（2）、VSCF风电技术更容易与电网相耦合，能够在一定程度上减少相应技术手段带来的相应麻烦。
（二）、变速恒频系统的发电原理
采用的发电机为转子双馈发电机，定子绕组与电网直接相连，转子绕组通过变频器供以频率、幅值、相位和相序都可改变的三相低频励磁电流。
无论风速如何发生变化，当电机的转速改变时，通过变频器调节转子的励磁电流频率来改变转子磁势的旋转速度，使转子磁势相对于定子的转速始终是同步的，定子感应电势频率即可保持定值，发电系统便可做到变速恒频运行。
（三）、风力机“自动捕风”的分析及研究
风力发电系统的原动机是风力机，风力机的工作主要是能量转换，通过扇叶将风能转化机械能，然后将机械能传递给发电机，进而使得机械能转换为电能。
其中一个关键问题在于风力机要能够自动适应并符合风的各种变化，风力机能够适应风的变化将针剂影响到整个电力系统的运行。
根据固定公式的分析可以了解到只有相对的提高风力机的利用率才能更加有效的提高风力机的工作效率。
VSCF风电技术的根本原理在于能够自动追寻最大风能，这也是其自动控制的基本思想。
不要在人或者有人干预下进行操作生产，实现完全智能自动化。
同时，要实现最大风能的追踪，就要计算出交流励磁发电机的参考输出有功功率，根据各项数据以及公式的计算准则推断来实现。
结语
我国风能资源丰富，适合进行风力发电，我国虽然各种石化资源储量丰富，但是伴随着石化能源的开采与利用，其储量也日益减少，在全世界范围来说，石化能源储量也不断降低。
风能是继石化能源之后的又一能被人们广泛采用的能源之一，用其来发展电力事业，不但保护环境节约能源，更加符合我国环境可持续发展的战略方针。
本文围绕风能的各项基本优势以及变速恒频风力发电技术为中心，对变速恒频风力发电自动控制系统的设计进行了系统分析。
风力的使用对社会的发展和进步都具有重要现实意义。
参考文献：
[1]、卞松江,变速恒频风力发电关机技术研究，浙江大学:电机与电器[M],2003.
[2]、韩玉民、叶远茂、吴捷、曾军,变速恒频风力发模拟系统的设计与实现,2010年分散式发电与智能电网技术研讨会,2010.
[3]、叶金海,变速恒频风力发电自动控制系统的设计，制造业自动化,2011（10）.。
风力发电中的变速恒频技术综述
风力发电中的变速恒频技术综述1引言风力发电技术是一种利用风能驱动风机浆叶。
进而带动发电机组发电的能源技术。
由于风能储量丰富、用之不竭、无污染等特点，被各国广泛重视，纷纷投入大量的人力物力财力来发展风力发电技术。
第一次世界大战后，丹麦首开先河，制造了仿螺旋桨高速风力发电机组。
随后美国、法国、前西德等国先后制造出了风力发电机组并投入运行。
前西德在风机桨叶制造上首次使用了质地轻、强度高的复合材料。
到20世纪60年代，由于石油廉价和内燃机的广泛运用，风力发电成本高的问题显得突出，和以内燃机为动力的发电技术相比失去竞争力，发展几近停止。
但1973年全世界的石油危机以及燃料发电带来的环境污染问题，使得风力发电技术重新受到重视。
风力发电又进入迅速发展阶段。
先后有美国研制的1000kW大型风力发电机、前西德的3000kW大型风力发电机、英国加拿大的3800kW大型风力发电机投入运行，自动控制技术日益成熟，并形成了能并网运行的风力发电机群(见图1)。
2002年，世界各国风电装机总量达到近40000MW，并且每年增长率达20％，发展势头强劲。
我国现代风力发电技术始于20世纪70年代。
2002年底，我国风力发电装机容量达473MW，遍布新疆、内蒙古、广东、辽宁、浙江等地[1]。
图1风力发电机群最近世界风力发电技术的发展取得很大进步，主要表现为以下几点：（1）风力发电机单机容量稳步变大。
现在单机容量已达到兆瓦级；（2）变桨距调节成为气动功率调节的主流方式。
目前，绝大多数的风力发电机采用这种技术；（3）变速恒频发电系统迅速取代恒速恒频发电系统，风能利用更加有效；（4）无齿轮箱风力发电系统市场份额增长迅速。
这主要是由于没有齿轮箱系统效率显著提高[2]。
2 风力发电机的气动功率调节方式气动功率调节是风力发电的关键技术之一。
风力发电机组在超过额定风速以后，由于桨叶、塔架等的机械强度、发电机变频器等的容量限制，必须降低风机吸收功率，使其在接近额定功率下运行，同时减少桨叶承受的载荷冲击，使其不致受到损坏。
变速恒频双馈式异步风力发电机的设计与改造
变速恒频双馈式异步风力发电机的设计与改造发布时间：2021-06-23T08:51:45.075Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第6期作者：罗文[导读] 变速恒频双馈式异步风力发电机的结构普通发电机的大体结构有一些基本方面是类似的，但是也有很多不一样的地方，发电机基本上的构造都包括转子、电刷及滑环。
异步式发电机不仅提高了电能传输的效率，而且可稳定异步式发电机的交流定频。
甘肃龙源风力发电有限公司甘肃酒泉 736100摘要：当前世界上所有国家共同面对的两个问题分别是：能源短缺和环境污染。
因此现阶段各个国家正在竭尽全力去发展风力发大力发展风电,因为这样有利于保护生态环境和改善能源结构。
而在当今风力发电设备的最重要的发展方向就是变速恒频双馈式风力发电机。
关键词：变速恒频；双馈式；风力发电机；相关研究变速恒频双馈式异步风力发电机的结构普通发电机的大体结构有一些基本方面是类似的，但是也有很多不一样的地方，发电机基本上的构造都包括转子、电刷及滑环。
异步式发电机不仅提高了电能传输的效率，而且可稳定异步式发电机的交流定频。
而变速恒频双馈式异步发电机是由一台带电环的定子、变流器及异步电机共同组成。
变流器主要通过交换电流输出电流，在整体变流中的工作路程是不可逆的。
一、无刷双馈发电机变速恒频风力发电系统采用的直流发电机为无刷双馈直流发电机,通过双向交流变频器自动接入到电网。
其主要转子结构为直线笼型或磁阻式转子结构,无需使用电子印刷和使用滑环,转子的极端和对数长度应为围绕定子两个方向绕轴重组极端的对数长度之和。
无铅印刷直流双馈驱动发电机的两个转子与驱动风车互相连接。
风车的最大转速速度可随实际风速而有所变化。
发电机的极性绝对数为1或n,励磁机的极对数为n。
发电机组的转子控制绕组与驱动励磁机组的转子驱动绕组直接交互相连,变频器向励磁机定子绕组绕组提供输出频率分别为f和f的励磁驱动电流,在驱动发电机定子驱动绕组进行输出时有频率分别为f和f的励磁电压和功率:在此时发电机驱动转速没有变化的正常情况下,可通过手动改变励磁驱动电流的输出频率f和f,使驱动发电机的转子输出励磁电压和频率f一直保持不变。
变速恒频风力发电机空载并网控制
变速恒频风力发电机空载并网控制随着环境保护和可持续发展的重要性日益凸显，风力发电作为一种清洁、可再生的能源，得到了广泛应用。
在风力发电机组中，变速恒频风力发电机是一种常见的类型。
本文将重点探讨变速恒频风力发电机空载并网控制的原理、优缺点及应用。
变速恒频风力发电机组是一种通过风轮捕捉风能，并将其转换为电能的技术。
与恒速恒频风力发电机相比，变速恒频风力发电机具有更高的风能利用率和更宽的转速范围。
其工作原理是，通过调整风轮转速，以适应风速的变化，从而保持发电机输出频率的稳定。
空载并网控制是指风力发电机在不带负载的情况下与电网连接。
实现空载并网的关键在于控制风轮转速和发电机电流，以确保发电机与电网的同步。
常见的空载并网控制策略包括以下两种：直接并网法：在风速达到额定值后，风轮直接驱动发电机进入同步状态，然后进行并网。
此种方法简单直接，但并网瞬间会产生较大的冲击电流。
软并网法：通过控制风轮和发电机的转速，缓慢地将发电机接入电网，从而避免冲击电流的产生。
这种方法需要更多的控制环节和算法，但其并网效果较直接并网法更为平稳。
优点： a.由于能够适应风速的变化，所以具有较高的风能利用率； b.通过调整转速，可以减轻风轮和发电机的机械应力，提高设备的寿命；c.与恒速恒频风力发电机相比，其启动和停止更为灵活。
缺点： a.控制系统的设计较为复杂，需要精确的转速和电流控制； b.并网过程中可能产生较大的冲击电流，对电网造成一定的影响； c.需要采取措施来应对电网的波动，以保证系统的稳定运行。
变速恒频风力发电机空载并网控制在现代风力发电场中得到了广泛应用。
例如，根据某风力发电场的数据，采用变速恒频风力发电机空载并网控制后，该风电场的年发电量增加了30%，同时设备维护成本降低了20%。
这充分证明了变速恒频风力发电机空载并网控制在提高发电效率和降低运行成本方面的优势。
变速恒频风力发电机空载并网控制是风力发电技术中的重要一环。
通过控制风轮转速以适应风速的变化，保持发电机输出频率的稳定，可以实现高效的电能转换。
大功率变速恒频双馈风力发电变流控制技术
率与转速的关 系， 在某一特定风速下 ， 不同转速会 使风力机输出不 同的功率 ， 只在某一转速值处 且 达到最大输出功率 ， 由这些点 即构成了最佳功率 曲线 Ｐ 。
由功率 函数 表 达式 可 知 ， 力机 功率 值 在 特 风
式 中 — — 定子 电流 频率 ； ｐ— —极 对 数 ； ｎ—— 转 子转 速 ；
ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｈ ｍｅｗａ ｅ ｕ ｅ ｉｈ ｅ ａ ｌ ｐ ｉ ｌｒｔ ｔ ｎ ｌ ｐ ｅ ｒ ｃ ｉ ｇｆ ｒ ｘ ｍｕ ｗｉ ｄ ｅ ｅ ｇ ｏ ｔ ｃ ｅ ｓ ｄ ｄ ｃ ｄ ｗｈ ｃ ｎ ｂ ｅｏ ｔ ｏ ｍａ ｏ ａｉ ａ ｓ ｅ ｄ ｔａ ｋｎ ｏ ｏ ｍａ ｉ ｍ ｎ ｎ ｒｙ，ｄ ｃ ｕ ｌ ｄ ｃ ｎ ｅ ｏ ｐｅ ｏ － ｔｏ ｆａ ｔｖ ｏ ｅ ｎ ｅ ｃｉｅ ｐ ｗｅ ，ａ ｔ ｄ ｔ ｎ ｌｓａｏ ・ｌｘ ｏ ｉｎ ｅ ｃ ａ ｉｍ ｎ ｌ ｄｎ ｏ ｒｏ ｔｒｌｏ ｎ ｒ ｌ ｃｉｅ ｐ ｗ ｒ ａ ｄ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｒ ｉ ｏ ａ ｔｔｒｆ — ｒ ｔ ｄ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｉ ｃｕ ｉ ｇ ｐ ｗｅ ｕ ｅ － ｐ ａ ｄ ｏ ｖ ａ ｉ ｕ ｅ ｏ
Ｉｄｃ ｏ ｅｅ ｔ ，ＦＧ 和背靠背双 Ｐ ｎｕｔｎＧ ｎｒ ｏ Ｄ Ｉ ） ｉ ａｒ ＷＭ 变换 器组成 的变速恒频风力发 电系统的运行原理 ， 通
３％ ， ０ 成本降低 ； 功率双向流动 ， 谐波污染小 ， 输入 输出特性好 ， 电网故 障情况下拥有较强 的适应能
力。基于 ｄｑ — 解耦 的矢量控制技术在双馈风力发
尸１
尸 ２
２ 风力机模 型及最 大风 能捕获
风力 机是 能量 转 换 的核 心 部 件 ， 接 影 响 着 直
简述变速恒频风力发电系统的控制策略
简述变速恒频风力发电系统的控制策略一、引言随着近年来可再生能源的发展，风力发电作为其中的一种重要形式，其技术也在不断地发展。
变速恒频风力发电系统作为目前应用最广泛的一种风力发电系统，其控制策略对于提高系统效率、保证系统安全运行至关重要。
二、变速恒频风力发电系统概述1. 变速恒频风力发电系统组成变速恒频风力发电系统主要由风机组、传动装置、变速器、功率转换装置、控制器等部分组成。
2. 变速恒频风力发电系统原理变速恒频风力发电系统通过控制叶片角度和转子转速来调节输出功率。
当风速较低时，通过调节叶片角度使得转子旋转较慢，从而保证输出功率稳定；当风速较高时，则通过调节变速器使得转子旋转更快，从而提高输出功率。
三、变速恒频风力发电系统控制策略1. 整体控制策略整体控制策略是指对整个变速恒频风力发电系统进行控制。
其中包括对于叶片角度、变速器及功率转换装置的控制。
整体控制策略可通过PID控制器进行实现。
2. 叶片角度控制策略叶片角度控制策略是指通过调节叶片角度来调节输出功率。
在低风速下，系统需要保持输出功率稳定，此时需要通过调节叶片角度来实现；在高风速下，系统需要提高输出功率，此时也需要通过调节叶片角度来实现。
3. 变速器控制策略变速器控制策略是指通过调节变速器来调节转子转速，从而提高输出功率。
在高风速下，系统需要提高输出功率，此时可以通过增加变速器齿轮比例来实现。
4. 功率转换装置控制策略功率转换装置控制策略是指通过调节功率转换装置的电压和频率来实现对于电网的连接。
当系统输出过多电能时，可以通过降低电网连接频率或者增加电网连接阻抗来减少电能输出。
四、总结变速恒频风力发电系统作为目前应用最广泛的一种风力发电系统，在其控制策略方面有着多种不同的方法。
整体控制策略、叶片角度控制策略、变速器控制策略和功率转换装置控制策略都是常用的控制方法。
在实际应用中，需要根据不同的情况进行选择，以保证系统稳定运行和高效输出。
第五章 变速恒频风力发电机组的控制
三、基本控制逻辑 (1)事先根据叶片特性计算出最优的叶尖速比λopt和最优功率系
数CPmax，将它们作为固定值设置在控制器中，于是由测量到的
发电机转速即可得知获得最大功率下的理想发电机电磁转矩。 (2)时刻计算∂Pem/∂ω，以爬山法来追求最优工作点，使∂Pem/∂ω= 0，从而获得最大功率输出。
风力发电机组监测与控制
第五章 变速恒频风力发电机组的控制
第五章 变速恒频风力发电机组的控制 第一节 变速恒频风力发电机组的控制目标
第二节 变速恒频风力发电机组的控制策略
第三节 常用的控制方法和手段
第一节 变速恒频风力发电机组的控制目标 叶轮所受的空气动力学载荷主要分为两大部分：确定性载荷与
随机性载荷。随机性载荷是由风湍流引起的，而确定性载荷则
统的扭转振动存在很大的阻尼，一般不会引起什么问题。但对 于变速恒频风力发电机组，特别是处于恒转矩控制状态下，叶 轮、齿轮箱和发电机的阻尼都很小，因而叶片的平面内振动模 态和电磁转矩脉动可能激发传动系统产生剧烈的扭转振动。
七、塔架前后振动的抑制
图5-7
带通滤波器的频率特性
八、独立变桨技术
图5-8 增加传动链阻尼后的转矩控制器
(4)机组在额定风速以上运行时，为保持稳定的功率输出而进行 的变速变桨耦合控制。
第二节 变速恒频风力发电机组的控制策略 一、变速风力机的转矩-转速特性
二、功率系数CP、叶尖速比λ和桨距角β的特定关系
三、基本控制逻辑 四、滤波器 五、转矩和变桨控制 六、传动系统的扭转振动抑制 七、塔架前后振动的抑制 八、独立变桨技术
图5-12 变速与变桨分步控制带来的功率损失
四、在过渡区域进行变桨调节以增强可控性 实际的运行中，由于叶轮动态特性的影响，如果在额定点C附
简述变速恒频风力发电系统的控制策略
变速恒频风力发电系统的控制策略1. 引言随着可再生能源的快速发展，风力发电在新能源领域扮演着重要的角色。
变速恒频风力发电系统是一种常见的风力发电技术，它采用变频器和传感器等设备来控制风机的运行。
本文将对变速恒频风力发电系统的控制策略进行全面、详细、完整和深入的探讨。
2. 变速恒频风力发电系统的基本原理变速恒频风力发电系统由风机、变频器、传感器和控制器等部分组成。
变速恒频风力发电系统的基本原理是将风机的机械能转化为电能，并通过变频器控制输出电压的频率和电压大小。
变速恒频风力发电系统的控制策略主要包括风机的启停控制、叶片角度调节、电网同步控制和功率控制等方面。
2.1 风机的启停控制风机的启停控制是变速恒频风力发电系统控制策略的关键。
当风力较小时，系统需要启动风机以利用可用的风力资源。
启动风机时，控制器会发送启动指令给变频器，将电机的转矩逐渐增加，使风机启动加速。
当风力达到一定的阈值后，控制器会发送恒频指令给变频器，使风机保持恒定的转速。
2.2 叶片角度调节变速恒频风力发电系统通过调节叶片角度来控制风机的输出功率。
当风力较大时，控制器会通过传感器获取风机旋转速度和风速等参数，然后根据预设的功率曲线计算出应该调整的叶片角度。
调整叶片角度可以控制风机的风能利用率，使其在不同风速条件下都能输出最佳功率。
2.3 电网同步控制电网同步控制是变速恒频风力发电系统将风机的电能输出与电网相连接的关键。
在将风机的电能输出给电网之前，控制器需要检测电网的频率和电压等参数，然后将风机的输出电压调整到与电网同步。
通过电网同步控制，变速恒频风力发电系统可以保持与电网的稳定连接，并将多余的电能输送给电网。
2.4 功率控制功率控制是变速恒频风力发电系统的关键功能之一。
通过控制风机的转速和叶片角度等参数，系统可以实现对风机输出功率的精确控制。
功率控制在应对电网需求变化、风力波动等情况下起到重要作用，可保持风机输出功率在合适范围内，确保系统的安全和稳定运行。
风力发电机组控制系统设计-—最大功率点跟踪控制
课程设计说明书风力发电机组控制系统设计-最大功率点跟踪控制专业新能源科学与工程学生姓名喻绸绢班级能源121学号1210604122指导教师薛迎成完成日期2015年12月14日目录1。
控制功能设计要求 01.1任务 02。
设计 (2)2。
1 介绍对象（风力发电系统的最大功率点跟踪控制技术研究)2 2。
2控制系统方案 (2)2.2.1风力机最大功率点跟踪原理 (2)2.2.2风力机发电系统 (5)2。
2。
3风速变化时的系统跟踪过程 (10)3。
硬件设计 (12)4。
软件设计 (15)5.仿真或调试 (16)参考文献 (18)1.控制功能设计要求1.1任务能源与环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题而传统能源已被过度消耗，因此,可再生能源的开发利用越来越受到重视和关注，其中风能具有分布广、储量大、利用方便、无污染等优点是最具大规模开发利用前景的新能源之一。
目前，变速恒频风力发电系统已经广泛用于实际风机中,在低于额定风速的情况下根据风速变化的情况调节风机转速,使其运行于最优功率点，从而捕获最大风能；在高于额定风速时,通过对桨距角的调节，使风机以额定功率输出。
常用最大功率捕获方法主要有功率反馈法、模糊控制法、混合控制法等。
为了充分利用风能,提高风电机组的发电总量，本文分析风机特性及最大功率点跟踪（maximum pow er point tracking MPPT）工作原理。
众多的MPPT实现方法各有千秋,对于不同的应用场所各有所长，对于多种方案,需要进行大量细致的实验工作和数据分析。
风能是一种具有随机性、不稳定性特征的能源,风能的获取不仅与风力发电机的机械特性有关，还与其采用的控制方法有关。
在某一风机转速情况下，风速越大时风力机的输出功率越大，而对某一风速而言，总有一最大功率点存在。
只有当风力发电机工作在最佳叶尖速比时，才能输出最大功率.好的控制方法可使风轮的转速迅速跟踪风速变化，使风力发电机始终保持在最佳叶尖速比上运行，从而最大限度地获得风能.要保证最大限度地将捕获到的风能转化为电能,目前一般采用最大功率点追踪控制（MPPT)控制策略。
变速恒频风力发电系统控制方案分析
制 方式来得到恒 定 的频率 。
风 能 与 风 速 的 三 次 方成 正 比 ， 当风 速 在 一 定 范 围 内 变 化 时 。若 允 许 风 力 机 作 变 速 运 行 ， 那 么 可 以 更 好 地 利 用 风 能 。 是 因 为风 力 机 的 风 能 利 用 系 数 Ｃ 在 某 一 确 定 的 风 轮 这 叶 尖 速 比 入下 达 到 最 大 值 ， 图 １ 示 。 速 恒 频 发 电 系 统 如 所 恒 的 风 力 机 由 于 只 能 固定 在 某 一 转 速 上 。 而 风 能 又 具 有 随 机
根 据 风 力 发 电过 程 中 发 电机 的 运 行 特 征 和 控 制 技 术 。
风 力 发 电 系 统 分 为 恒 速 恒 频 发 电 系 统 和 变 速 恒 频 发 电 系
究 较 多 的 变 速 恒 频 风 力 发 电 技 术 主 要 有 以下 几 种 ： １ 鼠茏 异 步发 电 系统 ． 系 统 如 图 ２所 示 ， 用 的 发 电机 为 笼 型 转 子 。 力 机 通 采 风
调 整 以及 环 境 保 护 将 起 到 重 要 作 用 。
变 速 恒 频 风 力 发 电是 近 年 来 发 展 起 来 的一 种 新 型 风 力 发 电 系 统 。 国 外 新 建 的 大 型 风 力 发 电 系 统 大 多 数 采 用 变 速
恒频 方式 。 目前 成 为 风 力 发 电 的 发 展 方 向 。 近年 来 世 界 上 研
维普资讯
＜ 陡 浇 饲 瓠 ）０７ ２０ 年第 ２ 期
工 程 科 技
变 速 恒 频 风 力 发 电系 统 控 制 方 案 分 析
倪 琳
合肥 ２００ ） ３ ０ ９ （ 肥工 业大 学 ， 徽 合 安
基于变速恒频的风力发电机控制系统研究
（ 江西江特 电气集 团有 限公 司，江西 宜春 ３ ６０ ） ３ ００ 摘要 ：分析 了变速恒频双馈风力发电 系统的基本 原理 ，提 出了基 于定子磁 场定 向的矢量控制 策略 。并在
Ｍ ｔ ｂ Ｓ ｌ ｋ平 台下 进 行 了仿 真 ，仿 真结 果 证 明 了模 型 和控 制 策 略 的 正确 性 。 ａｌ ／ ｉ ｉ ａ ｍｕ ｎ 关键 词 ：双 馈 风 力 发 电机 ；变 速 恒频 ；定 子 磁 场 定 向 中 图分 类 号 ：Ｔ ３ ５ Ｍ １ 文献 标 识 码 ：Ａ
和无功分量 ，再分别对这两个分量进行闭环控制 。 Ｊ
考虑 到双馈 发 电机 不论 是处 于 电动 机状 态 还 是发 电机状 态 ，始终 运 行 在 工 频 的情 况 下 ，在 这
１ 双 馈 风 力 发 电机 系统 的基 本 结 构
样的频率下，定子 电阻压 降远 比电抗压 降和电机 反 电势小 ，通常 可 以 忽 略 电 机定 子 绕 组 电阻 。 由
如 图 １所 示 ，双 馈 风 电机 组 主 要 由风 力 机 、 静止 坐标 系下 定 子 电压 表 达 式 可 以看 出 ，忽 略 电 增速 箱 、双 馈 发 电 机 、变 流 器 和 主控 制 器 组 成 。 机定 子绕组 电阻 以后 ，发 电机 的定 子磁 链 与定 子
Ｏ ，由同步坐 标 其 运行 过程可 以简 单 描述 为 ：首 先 由风 力 机 吸 收 端 电压 矢量 之间 的相位 差正好 是 ９ 。 风能产生机械转矩 ，然后通过齿轮箱等传动装置 系下 的定子 电压 方 程 同样 可 以 验证 这 一 点 。若 以 带 动发 电机转 子 转 动 ，从 而将 机 械 功 率 传 递 给发 定子磁 场定 向 ，取定 子 磁 链 矢 量 方 向 为 同步 坐标 ０的 电机 ；转 子绕组 本 身接 人励 磁 电流 建 立 磁 场 ，由 系 ｄ轴 ，则 定子 电压矢 量将 落在 超前 ｄ轴 ９ 。 ｑ 于转 子 的转 动 ，在定 子绕 组 中感 应 出 电流 ，然 后 轴负半 轴上 ，这 样 可 以进 一 步 简 化前 面得 到 的 同 步坐标 系下 的双 馈 发 电机数 学模 型 ，从 而 得 到矢 接人 电网 ，实现 风能 到 电能 的转换 。