双馈风力发电系统最大风能追踪控制的研究

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双馈风力发电系统最大风能追踪控制

，
因此受到了世界各国的重视，风力发电也获得了
时追踪最佳功率曲线，是一种改进的最大功率点跟
踪算法（）ＭＰ。
更多的优惠政策和资金支持。目前大型变速恒频风
—■
ＣｌａｅｇｅｎＥｎｒｙ
７２
苏平等：双馈风力发电系统最大风能追踪控制
本文通过分析风力发电系统风速与风力机功率的数学关系以及双馈电机的运行特性，在ＭＰ和ＰＴＴＲＳ算法的基础上，结合ＤＩ参考转速实时计算方ＦＧ
，、５口＝８。
／。二＼
— 、
法以及定子磁链定向矢量控制，提出了一种转速、电
要实时测量风力机输出功率和风力机转速，并且测
０引言
风力发电是新能源中技术最成熟的发电方式之
一
量时间往往影响控制精度；献［０提出了通过控文１１制发电机输出有功功率来调节电磁转矩和转速。在
风速变动情况下保持恒定的最佳叶尖速比．从而实
正确性
ｓａｃｉｇＨＣ１ＨＣｅｒｈｎ，Ｓ，Ｓ控制法是通过实时测量风力
机转速和输出功率，利用经典数学寻优方法跟踪最
关键词：力机；大风能追踪；风最双馈发电机；量控制矢
大输出功率点，方法避免了测量风速的问题，该但需
ＳｔｄｙｏａｉｉｍｉｄＥｎｒｙＴｒｃｎｆＤｏｂｌ —ＦｅｕｎＭｘｍｌＷｎｅｇａｋｉｇｏｕｙｄＷｉｄ－ＰｏｒＧｅｒｔｏｙｓｅｎｗｅｎｅａｉｎＳｔｍ

双馈风力发电机最大风能追踪策略的研究

ＥＥＴＲＣＤＲＶＥ２０Ｖｏ．８Ｎｏ１ＬＣＩＩ０８＿３１．２
电气传动
２００８年第３８卷第１期２
双馈风力发电机最大风能追踪策略的研究
谢桦，张德宏，姜久春（北京交通大学电气工程学院，北京１０４）００４
ｍａｈｍａｉａｄＩｎｔｏｔｏｔａｅｙａｅｃｎｉｍｅｙＭａｌｂＳｍｕｉｋ，ａｄｃｍｅｔｏｃｕｉｎｔｅｔｃｌｍｏｅｄｉｓｃｎｒｌｓｒｔｇｒｏｆｒｄｂｔ／ｉｌａａｎｎｏｏａｃｎｌｓｏ．
Ｋｅｒｓｗｉｄｐｗｅｅｅａｉｎ；ｏｂｙｆｄｉｄｃｉｎｇｎｒｔｒ（ｙｗｏｄ：ｎｏｒｇｎｒｔｏｄｕｌ —ｅｎｕｔｅｅａｏＤＦＩｏＧ）；ｔｅｓａｏ —ｌｘｏｉｎｅｈｔｔｒｆｕｒｅｔｄ；ｖｃｅ—
ＡｂｔａｔＴａｅｄｕｌ— ｅｎｕｔｎｇｎｒｔｒ（Ｉｓｒｃ：ｋｏｂｅｆｄｉｄｃｉｅｅａｏｏＤＦＧ）ａｘｍｐｅｏｍａｅｕｅｏｎｎｒｙｆｒｔｅｓｅａｌ，ｔｋｓｆｗｉｄｅｅｇｏｈ
ＸＩａＺＨＡＮＧ－ｏｇＪＡＮＧｉ－ｈｎＥＨｕ。Ｄｅｈｎ，ｉＪｕｃｕ

（ｃｏｌｆＥｅｔｃｌｎｚｅＨｇ，ｅｉｇＪａｔｎｎｖｒｉＢｉｉｇ１０４，ｈｎ）ＳｈｏｏｌｒａｇｎｅｎＢｒｎｉｏｏｇＵｉｅｓｙ，ｅｎ００４ＣｉａｃｉＥｔｊ

变速恒频双馈风力发电机的最大风能追踪控制

ＡｂｔａｔＦｏｘｍａｔｉｉｇｗｉｄｐｗｅ，ｍｐｏｉｇｅｆｉｎｙｏｎｏｒｇｎｒｔｎｙｔｍｓａｓｒｃ：ｒｍａｉｌｕｉｚｎｎｏｒｉｒｖｎห้องสมุดไป่ตู้ ｆｉｅｃｆｗｉｄｐｗｅｅｅａｉｇｓｓｅ，ｌｃｍｅｈｄａｄｃｎｅｓｎｓｒｔｇｈｔｓｎｔｄｐｎｅｔｏｅｅｔｇｗｉｄｓｅｄｗａｒｐｓｄＩｄｓｇｓａｆｚｙｔｏｎｏｖｒｉｔａｅｙｔａｏｅｅｄｎｎｄｔｃｉｎｐｅｓｐｏｏｅ．ｔｅｉｎｕｚｏｉｎｌｇｃｃｎｒｌｒｔａｂａｎｅｅｅｃｏａｉｎｏｅｅａｏｅｏｒｔｄｗｉｄｓｅｄｆｚｙａａｔｅｃｎｒｌｒｉｏｉｏｔｏｌｈｔｏｔｉｓｒｆｒｎｅｒｔｔｆｇｎｒｔｒｂｌｗａｅｎｐｅ，ｕｚｄｐｉｏｔｏｌｅｏｖｅｓｔｅｂｓｃｃｎｔｕｅｕｉｏｉｃｏｑｅｃｎｒｌｙｔｍｐｅｅｕａｏ，ｎｈｏａｉｎｏｅｅａｏｙｔａｋｈａｉｏｓｉｔｎｔｆｒｔｔｒｕｏｔｏｓｅｓｅｄｒｇｌｔｒａｄｔｅｒｔｔｆｎｒｔｒｍａｒｃｔｄｅｓｏｇｗｉｄｓｅｄｑｉｋｙＡｔｌｓ．ｈｒｐｓｄｍｅｈｄｉｓｍｕａｅｔａｌｈｂｓｄｏＷｏｂｙｆｄｗｉｄｎｐｅｕｃｌ．ａｔｔｅｐｏｏｅｔｏｓｉｌｔｄｗｉｈＭｔａａｅｎ１Ｍｄｕｌ－ｅｎｔｒｉｅｐｏｏｙｅｕｂｎｒｔｔｐ．Ｔｈｉｌｔｎｒｓｌｓｓｏｔａｅｈｎｅｎｐｅｅｓｍｕａｉｅｕｔｈｗｈｔｏｗｈｎｃａｇｓｉｗｉｄｓｅｄ，ａｔａｏａｉｎｓｅｄｏｅ — ｎｃｕｌｔｔｐｅｆｎｒｏｇ

考虑铁耗的双馈电机风力发电最优控制

ｉｂｉｈｃａｅｉｅｔｅｏｔｌｃｎｒｌｗｈｌｏｓｄｒｇｉｎｌｓｎｔｅｄ，ｒｔｔｇｒｆｒｎｅｆａ．ｌｓｕｌｗｉｈｃｎｒａｚｈｐｉｏｔｉｃｎｉｅｉｒｏｓｉｈｇｏａｉｅｅｅｃｒｍｅＡｓｗｅｌｔｌｍａｏｅｎｏｎｉｗｌｔｋｈｕｚｏｔｌｔｃｎｑｅｉｓｅｄｏｈｒｄｔｎＩｏｔ１ｈｏｒｃｎｓｎｏｄｄｎｍｉｄｔｉａｅｔｅｆｚｙｃｎｒｅｈｉｕｎｔａｆｔｅｔｉｏａＰＤｃｎｒ．ｅｃｒｅｔｅｓａｄｇｏｙａｃｌｏａｉｌｏＴａ－
第４６卷第５期２２年５月０１
电力电子技术
ＰｗｅｌｃｒｎｃｏｒＥｅｔｉｓｏ
Ｖｏ．６．Ｎ．１４ｏ５Ｍａ０２ｖ２１
考虑铁耗的双馈电机风力发电最优控制
倪凯峰。杨文焕
（上海理工大学，电信息与计算机工程学院，上海光２０９）００３
１引言
近年来。许多国内外专家都致力于研究风力
发电，双馈式变速恒频风力发电系统，借其变而凭
２考虑铁耗的双馈电机数学模型
双馈电机在同步旋转ｄ．标系下的稳态等ｑ坐
效电路如图１示【。其数学模型为：所 ”
馈电机和２个 “ 靠背 ” 接的电压型Ｐ背连ＷＭ变换器构成。过转子侧变换器对双馈电机的励磁，通将

无刷双馈风力发电系统的最大功率追踪控制策略研究

组在转子侧感应的频率相等，即＝。则极对３１无刷双馈电机的ＭＴ数学模型．数为Ｐ的功率绕组产生旋转磁场，其相对于转子。
的转速ｎ：。为
ｎ６／ｐ（ｎ）Ｐ／ｐｐ＝Ｐ＝几 ± Ｐ（）２
＝
（）３（）４
即ｍ．
根据式（）３，可得出功率绕组的电频率为２、（）
Ｐｎ／０＝ｎＰ ± ６ｐｐ６（ｐＰ）／０±
由式（）可知，当转速ｎ变化时，只要适当４
、
调节控制绕组的输入电流频率，即可使功率绕组输出电频率维持不变，从而实现变速恒频发电。
的正确性和有效性。
关键词：风力发电；无刷双馈电机；变速恒频；矢量变换控制；最大功率追踪
中图分类号：Ｔ１Ｍ３５文献标识码：Ａ
０引言
在风力发电系统中，传统的恒速恒频发电方式由于只能固定运行在同步转速上，当风速改变时风力机就会偏离最佳运行转速，导致运行效率下降，不但浪费风力资源，而且增大风力机的磨损¨ 。采用取消了滑环电刷的ＢＦｊＤＧ变速恒频发
为实施无刷双馈发电机的矢量控制策略，需
要建立无刷双馈发电机在定子同步速ＭＴ坐标系
下的数学模型，定子同步速ＭＴ坐标系与转子速
由坐标系关系如图４和５所示。
ｇ
该旋转磁场相对于功率绕组的转速ｎ为：
ｎ＝＋ｐｐｎｒ
第２６卷第４期
２１００年４月

双馈型异步发电机最大风能追踪控制研究

ｗｉｄｔｒｉｅｉｓａｌｈｄＷｈｎｔｅｗｉｄｓｅｄｃａｇｓｔｅｇｎｒｔｒｓｅｄａｄｔｒｕｒｅｕａｅｎｒａ— ｎｕｂｎｓｅｔｂｉｅ．ｓｅｎｐｅｈｎｅ，ｅｅａｏｐｅｎｏｑｅａｅｒｇｌｔｄｉｅｌｈｈｔｅＳａｔａｕｎｏｔｌｉｐｅａｉｎａｔｒｘｍｕｗｉｄｐｗｅ．ｎｌｈｆｖｃｏｏｔｌｉ，ＯｔｔｉｃｎｒｎｉｐｉｐｓｅｄｒｔａｄｃｐｕｅｍａｉｍｎｏｒＩｉｔｅｔｒｃｎｒｍｈｍａｔｏｇｏｏｔｅｒ，ｅｍａｉｍｎｎｒｙｔａｋｎｏｒｌｉｇａｂｓｄｏｔｔｒｆｘｏｉｎｅｏｔｏｓｐｏｉｅ．ｈｏｙｔｘｍｕｗｉｄｅｅｇｒｃｉｇｃｎｏａｒｍａｅｎｓａｏｕｒｅｔｄｃｎｒｌｉｒｖｄｄｈｔｄｌＳｍｕａｉｎｒｓｌｈｗａｅｃｎｒｌｙｔｍｆａｉｕｐｗｅａｋｎｃｕａｅａｄｅｆｃｉｅｉｌｔｅｕｔｓｏｔｔｏｏｓｅｏｘｍｍｏｒｒｃｉｇｉａｃｒｔｎｆｔ．ｏｓｈｔｈｔｓｍｔｓｅｖ
于定子磁链定向的控制方法，给出了最大凤能追踪控制系统框图，仿真结果验证了该系统最大风能追踪控
制的准确性和有效性。

风力发电系统用双馈感应发电机矢量控制技术研究

风力发电系统用双馈感应发电机矢量控制技术研究一、概述随着全球对可再生能源需求的日益增长，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，已经在全球范围内得到了广泛的关注和应用。

风力发电系统的核心技术之一便是双馈感应发电机（DFIG）的矢量控制技术。

这种技术对于提高风能利用率和系统稳定性具有重要意义，对双馈感应发电机矢量控制技术的研究具有重要的理论和实践价值。

双馈感应发电机是一种变速恒频风力发电技术中的关键设备，其工作原理是利用风能驱动发电机转子转动，从而产生交流电。

由于风速的波动和不确定性，给风力发电系统的稳定运行带来了一定的挑战。

为了解决这个问题，双馈感应发电机矢量控制技术应运而生。

这种技术通过精确控制发电机的电流和电压的相位和幅值，实现对发电机输出功率的精确控制，从而优化风力发电系统的运行效率。

目前，双馈感应发电机矢量控制技术在风力发电系统中得到了广泛应用。

仍然存在一些问题需要解决，如控制策略的优化、不同风速下的控制效果、以及控制过程中可能出现的振荡等问题。

对双馈感应发电机矢量控制技术进行深入研究，具有重要的现实意义和理论价值。

本文旨在对风力发电系统用双馈感应发电机矢量控制技术进行深入研究。

通过对双馈感应发电机的数学模型、控制策略、以及仿真实验等方面的分析，探讨双馈感应发电机矢量控制技术在风力发电系统中的应用及其优化。

本文的研究结果将为提高风力发电系统的效率和稳定性，推动风力发电产业的可持续发展提供有益的参考和借鉴。

本文还将关注双馈感应发电机在电网电压不对称条件下的运行问题。

电网电压的不对称性可能会对双馈感应发电机的运行产生不良影响，研究电网电压不对称条件下的双馈感应发电机矢量控制技术具有重要的实践意义。

通过对正序和负序定子磁链进行定向，推导出适应于电网电压不对称条件下的励磁矢量控制策略，实现对转子负序电流的有效控制，从而提高风力发电系统在电网电压不对称条件下的运行稳定性。

本文将全面分析双馈感应发电机矢量控制技术在风力发电系统中的应用，探讨其优化方法，以及解决电网电压不对称条件下的运行问题。

双馈风力发电系统MPPT控制

ＭａｘｉｍｕｍＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔＴｒａｃｋｉｎｇＣｏｎｔｒｏｌｆｏｒＤｏｕｂｌｅ — ｆｅｄＩｎｄｕｃｔｉｏｎＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ
ＺＨＡＯＭｅｉ－ｈｕａ１，２，ＦＡＮＭｉｎ，ＣＨＥＮＪｕｎ３，ＺＨＯＮＧＱｉｎ — ｈｏｎｇ２（１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬｕｏｙａｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆＳｏｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
摘要：最大风能跟踪是风力发电系统重要的控制目标。在一定转速下存在一个最佳转速使风机捕获最大
风能。将最佳叶尖速比和功率反馈法相结合，提出基于最佳功率一转速曲线的双馈风力发电系统ＭＰＰＴ控制
策略，采用一种简单有效的方法获取定子给定最佳功率一转速曲线。然后采用功率闭环实现风机的ＭＰＰＴ控
Ｌｕｏｙａｎｇ４７１０２３，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅ￣ｉｔｙ，
maximumpowerpointtracking法缺点是输出最佳功率风速曲线很难获得文1引言献34从定子功率优化的角度利用系统稳态功最大风能追踪mppt是风力发电的基本问率平衡的关系来获取定子侧有功功率的最佳给定题

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４ＮｏｔｗｓＨｙｒｎｕｔｇＥｎｉｅｒ，．ｒｅｔｄｏＣｏｓｌｎｇｎｅｓＣＨＥＣＸｉａ０６，ｈａｘｒｖｎｅＣｉａｈｉＣ， ’ｎ７１０５ＳａｎｉＰｏｉｃ，ｈｎ）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：）ｈｅｂａｉｆｔｅａｌｚｎｇｏｐｕｏｒｏｎ（ｎｔｓｓｏｈｎａｙｉｕｔｔｐｗｅｆｗｉｄ
踪是指系统工作在启动风速和额定风速之间时．控制发电机在运行时的输功率值保持最大１２Ｉ。正基
于此，双馈型变速恒频风力发电技术的优势逐渐突显出来。双馈型变速恒频变速发电机组的优点：在低风速时，速能够根据风速的变化而变化，样转这
懑豇盈重
ＣｌａｅｇｅｎＥｎｒｙ
第２６卷第６期
２１年６月００
电网与清洁能源
ＰｗｒＳｓｍｎｌａｅｇｏｅｙｔａｄＣｅｎＥｎｒｙｅ
Ｖ０．６Ｎｏ．１２６
Ｊｎ２１ｕ．００
ｔｒｎｎ１ｔｐｒｔｎｃａａｔｒｓｉｓｏｕｂｉｅａ（ｈｅｏｅａｉｈｒｃｅｉｔｆＤＦＩ．ａｄｅｏｌｎｏｃＧｃｕｐｉｇｃｎｔｏｅｈｄｏｔｃｉｅａｄｒａｔｖｗｅｆｏｒｌｌｏｆｈｅａｔｎｅｃｉｅＤｏｒＤＦＩｂｅｎｔｅｅｒｖｏＧａｓｄｎｈｎａｍｕｎｎｄｅｅｇ＇ｒｃｎｒｐｏｅ，ｂｙｍｅｎｓｏａａｙｉｇｌｘｉｌｗｉｎｒｙｔａｋｉｇｉｐｏｓｄｓａｆｎｌｚｎｔｅｓｅｉｃｐｏｅｓｏｏｔｏｌｎｇｔｏｏｐｅｆＤＦＩｔｒｃｈｐｃｆｒｃｓｆｃｎｒｌｉｈｅｒｔｒｓｅｄｏｉＧｏｔａｋｎａｉｌｌｎｎｅｇ．ｅａｃｎｒｌｙｔｍｏｌｎａｋｉｇｔｅｌｘｎｕｎｄｅｒｙＴｈｎ．ｏｔｏｓｅｍｄｅｒｒｃｎｗｉｓｆｔｈｍａｎｍｎｎｒｙｂｅｎａｓａｏｕｘｏｉｎｔｄｖｃｏｏｒｌｘｉｍｗｉｄｅｅｇａｓｄｏｌｔｒｆ－ｒｅｅｅｔｒｎｔｏｌｃｉｉｔｉｌｔｎｎｗｈｃｓａｌｄｏｔｓｈ．ｈｅｓｍｕａｉｆｉｈｉｎ＇ｕｔｈＰＳＣＡＤＭＴＤＣ．ｂｕｏｔｅｗｉＴｈｓｓａｅｖｒｆｄｔｅｆａｉｉｉｙｏｔｏｒｌｔａｅＴ．ｅｒｕＩｖｅｉｅｓｂｌｆｈｅｃｎｔｏｒｔｇｅｔｈｉｈｅｔｓＫＥＹＯＲＤＳ：ｗｉｄｔｂｎＷｎｕｒｉｅ；ｍａｉｍｎｎｒｙｔａｋｉｇ；ｘｍｕｗｉｄｅｅｇｒｃｎ
２．ＹｉｉｅｔｉｗｅｒａＹｉｉ４ｂｎＥｌｃｒｃＰｏｒＢｕｅｕｂｎ６４００Ｓｃｈａｒｖｎｅ２ｉｕｎＰｏｉｃ，Ｃｈｉ；ｎａ３．ＳｈａｘｇｏａｅｔｉｏｒＧｒｕｐＣｏ．ｔ，Ｘｉａ００６１ａｎｉＲｅｉｎｌＥｌｃｒｃＰｗｅｏ，Ｌｄ． ’ ｎ７１，ＳｈａｘｉＰｒｖｉｃ，Ｃｈｎａａｎｏｎｅｉ；
ＰｏｒＧｅｒｔｏｙｔｍｗｅｎｅａｉｎＳｓｅ
ＺＨＥＮＧａｇｕ，ＣＡＯｉｕｎ，ＺＸｉｎ－ｙＨａ－ｑａＨＡＮｏ，ＬＵａＴａＩＳｈｎ（．ｈｎｑｎｌｃｒｏｒＣｏｐ，ｏｇｉｇ４０１，ｉａ１ＣｏｇｉｇＥｅｔｃＰｗｅｒ．Ｃｈｎｑｎ０００Ｃｈｎ；ｉ
３陕西省地方电力（团）．集有限公司，西安
７０６；．１０１４中国水电顾问集团西北勘测设计研究院，西安
７０６）１０５
ＭａｉｕｉＷｎｅｇａｋｎｇｏｕｙＦｅｎｄ
文章编号：６４３１（００）６０７ — ６１７ — ８４２１０ — ０５０
中图分类号：Ｍ６４Ｔ１
文献标志码：Ａ
双馈风力发电系统最大风能追踪控制的研究
郑湘渝曹海泉湛涛ｓ刘珊４，，，
（．庆市电力公司。庆１重重４０１；．０００２宜宾电业局，川宜宾四６４０；４０２
ｄｕｌｆｄｃｏｎｒｔ（ＦＧ；ｅｔｃｎｒｌｏｂ —ｅｉｕｔｎｅｅａｒＤＩ）ｃｒｏｔｅｄｎｉｇｏｖｏｏ
频风力发电系统中双馈电机占了很大比重，随着风力发电机组单机容量和装机容量的不断增大，何如实现最大风能捕获以增加发电量就变得越来越重要Ｉ双馈型变速恒频风力发电系统的最大风能追１１