分频风电系统的控制策略研究
风电场远程监控系统中的控制算法与优化策略研究
风电场远程监控系统中的控制算法与优化策略研究随着可再生能源的快速发展，风力发电作为最具潜力的可再生能源之一逐渐受到广泛关注。
风电场作为风力发电的集中式装置，需要有高效可靠的远程监控系统来实时监测和控制风电场的运行状态。
控制算法和优化策略是风电场远程监控系统中至关重要的部分，其合理应用与研究具有重要意义。
风电场远程监控系统中的控制算法主要用于监控风电场各个部位的工作状态，并根据监测到的数据进行实时调整和优化。
其中控制系统需要结合风速、风向、发电机输出电压和频率等多个参数进行分析和决策，以实现风电场的高效、稳定运转。
控制算法应考虑如何最大限度地提高风力发电系统的效率，同时保证风电机组的安全稳定运行。
一种常见的控制算法是风电场中的最大功率点跟踪算法。
该算法的目标是使风电机组在各种风速下都能以最大功率输出。
通过监测风速、转速和功率输出等参数，控制算法可以实时调整风轮的转速和叶片的角度，以实现最佳的转动速度，从而达到最大的功率输出。
此外，还可以采用群体智能算法，例如粒子群算法和遗传算法，来优化风电机组的控制策略，以实现能量的最大化，提高系统的效率。
同时，风电场远程监控系统需要采用优化策略来解决诸如风速预测和风力发电机组运行寿命等问题。
通过分析历史风速数据，可以建立起风速预测模型，从而预测未来某一时间段内的风速变化。
基于这样的预测结果，可以采取合理的优化策略来调整风力发电机组的输出功率，并提前做出调整以适应风速的变化，从而提高风电场的发电效能。
此外，面对风电机组的寿命和维护等问题，优化策略也发挥着重要作用。
通过对风电机组的运行数据进行分析，可以建立起机组寿命模型，并根据模型的预测结果，制定合理的优化策略。
例如，在高风速时减小机组的负载，延缓零部件的磨损，从而延长机组的使用寿命。
风电场远程监控系统中的控制算法和优化策略的研究对于风力发电行业的发展至关重要。
优秀的控制算法和优化策略能够提高风电场的发电效能，降低能源消耗成本，并延长风力发电机组的使用寿命。
风电机组一次调频自适应控制策略研究
风电机组一次调频自适应控制策略研究摘要：近年来，风能等新能源发展迅猛，风电装机量和发电量增长迅速。
在新型电力系统中，风电需要参与系统频率调节已经成为业界共识。
随着风电越来越多地参与电力系统一次调频，为更加准确地进行系统频率动态分析和仿真，风电调频建模也变得越来越迫切。
关键词：风电机组；一次调频；自适应控制；策略研究引言随着风电并网的大规模化，电力系统稳定性受到了严峻的挑战。
尽管风力发电的社会效益和经济效益可以预期，但是风电受天气状况影响，不确定性、间歇性强，对保证发电功率与负载功率动态有功平衡造成了很大困难。
同时，由于当前风力发电大多使用变速风机，广泛通过电力电子器件并入电力系统，转速与频率解耦，缺乏对电力系统频率变化的快速响应能力，大量并入电网必然会导致系统惯量水平降低，调频能力下降。
目前，针对风电机组一次调频问题，国内外都已经有了一些控制方案并进入了实际运用，主要通过增设调频控制环节模拟传统同步发电机进行频率调整。
为更好地理解与学习不同应用场合下风力发电一次调频的控制方法与策略，本文对风力发电一次调频领域的国内外研究进展进行综述。
1研究背景风电机组的日常运维及检修工作价值。
为最大程度发挥出风电项目的运行价值，则需要合理延长风电机组的运行寿命。
为此，则需要开展针对有效的运维检修管理工作。
笔者认为，风电项目运行过程中，长时间受到极端环境的影响。
若运维检修不到位，无法及时排除风电机组的运行安全隐患，将对项目的整体运行可行性造成直接影响。
鉴于风电项目投资较大，为有效控制项目的运行成本，应当科学开展运维检修工作，有效杜绝大事故的出现，并对小事故进行科学的应对处理，使得风电机组保持稳定安全运行。
在具体运维检修时，可契合工作需求，合理运用现代科学技术，助力运维检修水平的提升。
2风电机组一次调频自适应控制策略研究2.1风电机组备用容量获取风力发电机组可以通过降载来实现备用容量的获取，并且为了保证风力发电机组和常规发电机组协同进行一次调频时具有类似的特性，需要在风电机组的控制中加入惯性控制环节和下垂控制环节。
风力发电机组控制策略优化
风力发电机组控制策略优化随着清洁能源的重要性日益凸显，风力发电作为一种环保、可再生的能源形式得到了广泛的应用。
而风力发电机组的控制策略对于发电效率和系统稳定性具有至关重要的作用。
本文将重点探讨风力发电机组控制策略的优化方案，旨在提高风力发电系统的整体性能。
目前，主要的风力发电机组控制策略包括：变桨角控制、变速风机控制以及混合控制等。
在实际应用中，选择合适的控制策略对于最大化风力发电系统的效益至关重要。
针对不同功率等级、风速和负载情况，需要灵活调整风电机的控制策略，以实现最佳发电性能。
首先，变桨角控制是目前最为广泛采用的控制策略之一。
通过调整叶片的桨距角，实现对转子速度和发电功率的控制。
在风速较低时，适当增大桨距角可以增加叶片对风的受力面积，提高转子速度；而在风速较高时，减小桨距角可以保护风机不受损坏。
此外，通过对风机的转子速度进行监测和控制，实现风力发电机组的稳态运行。
其次，变速风机控制是另一种常见的控制策略。
通过调整变速风机的风扇叶片转速，使其始终处于最佳运行状态。
在低风速时，提高叶片转速可以增加风机的转矩输出；而在高风速时，减小叶片转速可以有效控制发电机组的输出功率。
通过智能控制系统对变速风机进行精准调节，实现风力发电系统的高效稳定运行。
最后，混合控制策略结合了变桨角控制和变速风机控制的优点，综合考虑风速、负载和发电机组的特性，实现最佳的控制效果。
通过优化控制参数和算法，提高风力发电机组的整体性能和可靠性。
通过无人机巡检或远程监控系统，实时监测风场的风速和风向，为控制策略的优化提供数据支持。
综上所述，风力发电机组控制策略的优化是提高风力发电系统效率和稳定性的关键。
变桨角控制、变速风机控制和混合控制策略是当前主流的控制方式，根据不同工况灵活选择合适的控制策略，实现风力发电系统的最佳运行状态。
未来，随着智能化技术的不断发展，风力发电机组控制策略的优化将更加精准高效，为清洁能源领域的可持续发展提供有力支持。
风电储能系统运行分析及控制策略探究与讨论
风电储能系统运行分析及控制策略探究与讨论摘要：本文首先分析了风力发电机的类型，然后对风电储能系统运行分析及控制的应用实践进行阐述，最后总结了几点风电储能系统运行的控制策略，主要包括储能设备的选择及分析、提高含风电电力系统的暂态稳定性、相关注意要点，以此来不断提升风电储能系统运行效率，同时保证良好的控制效果。
关键词：风电储能系统；运行分析；控制策略目前，能源互联网概念应运而生，储能在未来能源系统发展中起到了重要的作用。
在储能技术的分类方面，物理储能、化学储能和电磁储能类型为重要的组成。
其中，针对于化学储能，技术发展速度较快，分析其优势，具有良好的环境适应性，且占地少、工期短等。
同时，在新能源产业不断发展过程中，要想实现清洁能源的高效利用，储能已经成为了人们共同关注的焦点话题之一。
因此，应对风电储能典型运行工况进行深入分析，将不同类型储能电池运行中的特性及差异高度明确化，以此来为后期储能设计与控制助益。
一、风力发电机的类型首先，双馈异步风力发电机。
这种机型具有变速恒频发电系统的称号【1】，其风力机的变速运行状态可以实现，运行速度的调节范围比较广阔，满足利用效率的提升需求；发电机本身对另外附加无功补偿设备也没有提出过高的要求，功率因数的调节范围较为固定，所以调节无功功率出力的能力可以保证。
其次，目前，在国内运行风电场的机组中，异步风电发电机得到了广泛应用，对其特点进行分析，结构简单、运行可靠等优势突出。
要想使电网对风电场功率因数的要求得到满足与实现，在机端并联补偿电容器的方法更为常用，在其补偿策略中，应将若干组固定容量的电容器配置在异步发电机。
通常来说，风速大小与气候环境变化之间联系密切，驱动发电机的风力机运行风速不可能全程额定，所以要想将低风速时的风能利用水平提升上来，应对全年的发电量予以增加，所以双速异步发电机更为适用。
最后，直驱式交流永磁同步发电机。
对于齿轮箱这一部件，在大型风力发电机组运行方面具有较强的影响力，且故障的发生几率较高。
基于智能算法的风力发电系统最优化控制策略研究
基于智能算法的风力发电系统最优化控制策略研究近年来，随着可再生能源的迅猛发展，风力发电作为一种清洁、可持续的能源形式受到了广泛关注。
然而，由于风力发电受到天气因素的影响较大，传统的风力发电系统存在着一些问题，比如功率波动大、能量利用率低等。
因此，研究基于智能算法的风力发电系统最优化控制策略，对提高风力发电系统的性能具有重要意义。
为了寻求风力发电系统的最优化控制策略，我们可以采用基于智能算法的方法。
智能算法是一种模仿自然界生物智能的计算技术，可以用于优化问题的求解。
在风力发电系统中，智能算法可以应用于功率控制、风机高度控制、整个风力发电系统的优化调度等方面，以提高系统的性能和效率。
首先，我们可以使用遗传算法来进行风力发电系统的功率控制。
遗传算法是一种优化技术，通过模拟自然界的进化过程，从中选择出最优解。
在风力发电系统中，遗传算法可以通过不断调整风轮转速和桨叶角度等参数，以实现风力发电机组的最佳功率输出。
通过遗传算法的优化，系统可以根据实时风速和风向等参数自动调整，进而提高整个系统的利用率和性能。
其次，采用神经网络算法可以实现风力发电系统的风机高度控制。
神经网络是一种模拟人脑神经元网络的计算模型，可以通过学习与训练来获得智能。
在风力发电系统中，通过收集风机高度控制方面的数据，构建一个神经网络模型，可以实时监测风速和风向等参数，并控制风机的高度，以充分利用风能。
通过神经网络算法的应用，风力发电系统可以实现自适应控制，提高系统的可靠性和稳定性。
另外，基于粒子群优化算法的风力发电系统优化调度也是一个重要研究方向。
粒子群优化算法是一种计算模拟生物群体行为的智能算法，通过模拟群体中个体之间的协作与竞争来搜索最优解。
在风力发电系统中，通过粒子群优化算法的建模和仿真，可以对整个系统的调度进行优化，从而实现风力发电系统的最佳运行状态。
通过合理地安排系统中各个部件的运行状态，系统可以充分利用风能，提高能量利用率和发电效率。
双馈风电场有功频率分层控制
双馈风电场有功频率分层控制双馈风电机组是目前风能发电技术中使用最广泛的一种。
在该类型风电机组中，转子采用了双馈路结构，同时又使用了电力电子器件进行控制。
这样做的优点在于，双馈风电机组可以通过控制电子器件的转子侧功率，达到有效控制风电机组的输出功率和电网电压，减少电网损耗，提高系统的稳定性。
双馈风电机组的控制主要有两类方法：有功频率分层控制和无功电压分层控制。
本文主要探讨有功频率分层控制技术，它是当前风能发电技术中最常用的控制技术之一。
1. 基本原理和特点有功频率分层控制技术的基本思路是在风电机组中增加一个二次回路，通过控制变换器中的转子侧电流，实现对风电机组输出功率的控制。
控制方案是将电机运行过程中的各种运行状态分为若干个功率频率层，在每一层中都设定一个输出功率范围。
在此基础上，通过控制电机中的电子器件，实现对电机输出功率的分层控制。
储能元器件可以在适当的时间提供额外的支持，从而减轻电网的压力和功率谐波的影响。
有功频率分层控制技术具有以下特点：（1）能够满足不同层次的功率控制要求。
（2）在实际运行中能够提高电机的转矩可控范围和高效率区间。
（3）能够提高风力发电机组输出的稳定性和稳定性，降低电网侧的损耗。
（4）可以实现电机在计划负载条件下的输出功率调整。
2. 控制策略有功频率分层控制的控制策略包括多种类型，下面将对几种常见的控制策略进行介绍。
（1）最大功率点跟踪控制在该控制策略中，风电机组的输出功率被控制在最大功率点（MPP）附近，在控制过程中，使风电机组的性能最大化。
该策略可以实现高效的风能利用，提高风电机组的发电能力和发电效率。
（2）电压控制该控制技术是双馈风电机组中最常用的一种技术。
在该控制技术中，使用变频器进行电压控制，当电网电压下降时，电机的输出功率会随之下降，从而避免由于电网压降引起的损失。
（3）有功频率分层控制该控制策略将电机的输出功率与电机的输出频率分层，从而实现对发电功率的调节。
风力发电场中的风机开关控制策略研究
风力发电场中的风机开关控制策略研究近年来，由于环保问题愈加突出，风力发电逐渐成为人们喜爱且受欢迎的能源形式之一。
不仅能够提高能源使用效率，降低碳排放，而且投入少、运行成本低、无污染无噪音等优势也使其越来越受到青睐。
然而，风力发电也面临一些技术难题，如风机开关控制策略问题。
本文将探讨风力发电场中的风机开关控制策略研究。
一、风机开关控制策略原理风力发电的基本构件——风机，是实现发电的关键所在。
风机的开关控制策略是风力发电场中非常重要的一个环节，关系着整个发电系统的稳定性、可靠性和经济性。
风机开关控制策略是指通过预设好的方案、方法和装置，在发电场内合理安排风机的运行、停机、转速调节等控制方式，使得每一台风机都能够在最适宜的状态下运行，达到最佳发电效果。
二、风机开关控制策略分类基于不同的控制目的和风场的特点，风机开关控制策略可以分为几种不同的分类。
1、功率控制功率控制策略是在保证发电机的安全性和可靠性的前提下，在风场中收集风能，控制风能转化成电能时的功率。
风机的转速被设定在最佳转速范围内，以达到最高的轴功率，使发电机稳定地工作。
2、风速控制风速控制策略是以风速的控制为主，目的是使风机在特定的风速条件下保持最佳的性能，不让发电机被过多的风能冲击，从而保证风机的稳定性。
同时，将风速控制策略与功率控制策略相结合，可以在寒潮等天气极端条件下保证风机的安全性。
3、负荷控制负荷控制策略是以电网负荷和风机出力之间的匹配为目标，以控制风机的出力来适应网路负荷的变化，确保风机的发电功率和负荷中的需求匹配，保证风机在连接到电网时的稳定工作。
三、不同风机开关控制策略适用的情况在实际的风力发电场运行过程中，应根据风场实际情况选用不同的风机开关控制策略。
1、功率控制功率控制方法适合于高稳定性的风场或寒潮等自然环境下，能够确保风机发电的安全性和可靠性。
此时，风机能够在最大化发挥其能量转换效率的情况下，稳定的向电网供应功率。
2、风速控制风速控制方法适合于风场变化较大、风速较大的环境下，能够保证在特定风速范围内，风机仍然可以保持最佳性能，不会因为被过多的风能冲击而影响风机的稳定性。
分散式风电多点接入协调优化控制策略
分散式风电多点接入协调优化控制策略摘要：针对分散式风电机组并网导致的配电网网损增加、电压稳定性降低等问题，文章提出一种分散式风电并网多点协调双层控制策略。
首先，分析了分散式风电多点接入特性，研究分散式风电多点接入后的网损、电压分布和功率因数的关系，并提出最小网损和电压偏差为目标的双层优化控制策略。
最后，基于IEEE-33节点进行仿真计算，结果表明，所提多点协调控制策略能够有效降低配电网网损和提升母线电压水平，增加系统的稳定性。
与超前功率因数相比，滞后的功率因数能够增大风能消纳能力，提高供电可靠性，减少电压偏移水平。
关键词：分散式风电；无功功率；功率因数；网损；电压分布1.分散式风电并网多点接入的协调特性分析分散式风电场（Dispersed Wind Farms，DWF）并网能够有效解决风电消纳问题。
与集中式风场并网方式不同，DWF通过多个汇集点接入变电站低压侧母线或T（Π）接入配网线路，并在相应电压等级母线范围内消纳，呈现为多点接入、就地消纳的特性。
DWF接入配网电气拓扑如图1所示。
DWF并网点位置靠近负荷侧，DWF距离配电网距离短，原则上不在该系统中增加动态的无功补偿装置，且风电固有的强不确定性及间歇波动性，也将直接影响配网电压和潮流。
2.DWF风电功率波动对配网电压和网损影响2.1分散式风电功率波动对配网电压的影响DWF接入配电网后，电网结构呈现多电源特性，线路潮流变化和电压变化更复杂，假如线路上共有N个节点，每个节点对应负荷为+j（i=1，2，…，N），为线路始端电压维持不变，为节点i对应的电压，其等效电路如图2所示。
与传统配电网相比，DWF功率的随机波动性，配电网各节点电压分布将更复杂。
通过调节DWF的功率因数或无功功率，可以优化电压分布曲线，使节点电压偏差减小。
当功率因数（Power Factor，PF）为正时，分散式风电场消耗无功功率，电压偏差恶化；当PF为负时，分散式风机利用自身并网变流器和电容发出无功，降低电网提供的无功输送，电压曲线有所优化。
电力系统中的风电发电机控制策略研究
电力系统中的风电发电机控制策略研究近年来，随着全球能源危机的日益加剧，各国都在大力推进新能源领域的研究和应用。
作为可再生能源中的一种，风能被广泛认可并逐渐成为了各国政府重点支持的领域之一。
在电力系统中，风力发电不仅能够为人们提供清洁的能源，还能够有效降低环境污染，促进可持续发展。
在这篇文章中，我们将会探讨电力系统中的风电发电机控制策略研究。
一、风电发电机的基本原理在电力系统中，风力发电机是一种将风能转化为电能的设备。
风力发电机通常分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机两种类型。
它们的基本工作原理都是利用风能使叶片旋转，使得发电机产生电能。
其中，水平轴风力发电机更为常见，其叶轮装置和传动装置通常连接在塔架的顶部，转动方向与地面水平。
风力发电机的机械转子转速是随着风速的变化而变化的，这就需要对其进行控制，以使其输出的电能能够适应电力系统对其的需求。
在电力系统中，风力发电系统的作用是为电网提供一定的电力负荷，同时保证电网的稳定性和可靠性。
因此，为了保证风电发电机的高效、稳定运行，需要对其进行优化控制。
二、风电发电机控制策略在电力系统中，风力发电机的控制策略通常包括三个层次：整体控制层、风机控制层和变桨控制层。
其中，整体控制层是为了保证风电场的整体效益最大化而开发的，而风机控制层则是为了保证每个风机的功率输出和稳定性而设计的。
最后，变桨控制层是为了保证风力发电机叶片旋转不会出现过大或过小的角度而设置的。
整体控制层中，最常见的是模拟控制法和模型预测控制法。
模拟控制法通常是利用数学建模的方法，建立一套适用于整个风电场的控制算法。
而模型预测控制法则是依赖于先进的控制算法，利用风场数据和控制器的反馈机制，不断调整控制算法，以达到最佳的稳定性和效益。
风机控制层中，最重要的是电机调速控制和切入切出控制。
电机调速控制通常是通过控制转动电机的转速来实现风电发电机输出电力负荷的调节。
而切入切出控制则是指根据风速大小来控制风电发电机削减或开启功率输出的功能。
风能发电系统的优化与控制策略
风能发电系统的优化与控制策略第一章引言在全球环保意识的提升和可再生能源的重要性日益凸显的背景下，风能发电作为一种清洁、可再生的能源形式受到了广泛的关注和应用。
然而，由于天气变化、风资源不稳定等因素的影响，风能发电系统的效率和可靠性仍然面临着一些挑战。
因此，通过优化和控制策略来提高风能发电系统的性能成为了一个迫切的问题。
第二章风能发电系统的组成及工作原理风能发电系统主要由风力发电机组、转子、变桨系统、传动系统和发电机等组成。
其工作原理是利用风力驱动转子旋转，通过转子和发电机的协调运作，将风能转化为电能并输出到电网中。
第三章风能发电系统的优化策略3.1 风能资源评估与选择风能资源的评估是风能发电系统优化的基础。
通过风能资源的测量与分析，确定合适的风力装机容量和风力发电机的布置，从而提高系统的整体效率和发电能力。
3.2 功率曲线的优化风力发电机的功率曲线是描述其功率输出与风速之间关系的曲线。
通过优化风力发电机的功率曲线，使其在不同风速下的输出功率最大化，可以提高风能发电系统的整体效率。
3.3 变桨系统的控制策略变桨系统是调节风能发电机转速和输出功率的关键组成部分。
通过控制变桨系统的角度和转速，使其能够在不同风速下实现最佳功率输出，从而提高系统的发电效率。
3.4 风能发电系统的故障检测与诊断风能发电系统的故障检测与诊断是保证系统稳定运行的重要环节。
通过对系统的传感器数据进行实时监测和分析，及时发现和处理故障，可以降低系统的维修成本和停机时间。
第四章风能发电系统的控制策略4.1 风力发电机组的控制策略风力发电机组的控制策略主要包括风速测量与调整、转子角度调整、功率输出控制等。
通过精确的控制算法和智能化的控制器，可以提高发电效率，降低维护成本。
4.2 变桨系统的控制策略变桨系统的控制策略主要包括桨叶角度的调整、转速的控制等。
通过自适应控制算法和优化策略，实现变桨系统在不同风速下的最佳运行状态，提高系统的发电能力。
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第38卷第11期 自动化仪表 Vol. 38 No. 11
2017 年 11 月 PROCESS AUTOMATION INSTRUMENTATION Nov. 2017
分频风电系统的控制策略研究孙博力S高桂革S曾宪文2(1.上海电机学院电气学院，上海201306;2.上海电机学院电子信息学院，上海201306)
摘要：针对高压交流输电系统输电距离不足和高压直流输电系统投人成本过高的问题，提出了一种基于模块化多电平矩阵变换器 (M3C)的分频输电(FFTS)系统。在不升高电压等级的条件下，通过降低远距离输电线路中交流电的频率来减小输电的电气距离，从而
提高输电功率，实现交流电远距离输电的目的。M3C是一种新型的电力电子变换器，具有可以在高压、大功率和低频条件下稳定运行 的特点。提出了一种基于改进电压空间矢量法的M3C控制策略。采用H桥臂两端的电压代替输出端的有功功率，进行脉冲宽度调制 PWM控制。根据直驱式风力发电机的最大功率跟踪原理和分频输电系统的频率特性，提出了一种分频输电系统的低频侧频率控制策略，
即在追求最大功率的同时，保证输出频率控制在10~20Hz。最后采用MATLAB/Simulink进行仿真，验证了这两种控制策略的有效性。 关键词：分频输电系统；模块化多电平矩阵变换器；电容器；最大功率跟踪；电压空间矢量法 中图分类号：TH7;TP27 文献标志码：A DOI： 10.16086/j. cnki. issn1000 - 0380. 201711005
Research on the Control Strategy of Fractional Frequency Wind Power System
SUN Boli1，GAO Guige1，ZENG Xianwen2(1. School of Electrical Engineering,Shanghai Dianji University,Shanghai 201306,China;2. School of Electronic Information，Shanghai Dianji University，Shanghai 201306,China)
Abstract ： For the problems that the transmission distance of the HVAC transmission system is insufficient and the high input costs of
the HVDC transmission system，the fractional frequency transmission system(FFTS) based onmodular multilevel matrix converter (M3C) is proposed. It refers to reducing the electrical distance of the transmission by reducing the frequency of current in long distance transmission line while without increasing the voltage level，thereby improving the transmission power and achieving the goal of long distance AC transmission.As a new type of power electronic converter，M3C features the ability to operate stably under high voltage，
high power and low frequency conditions; it can be used as a cross-over frequency converter for fractional frequency wind power system. An improved voltage space vector method is put forward to be used as the control strategy of M3C. The active power at the output end is replaced by the voltage across the H bridge arm to control the PWM. According to the maximum powerpoint tracking principle of direct-driven wind turbine generator and the frequency characteristics of the fractional frequency transmission system，the frequency control strategy forthe low-frequency side is proposed，that is，in the pursuit of maximum power at the same time，to ensure that the output frequency controlled in 10 ~ 20 Hz.The effectiveness of these two control strategies are verified by simulation. Keywords: Fractional frequency transmission system; Modular multilevel matrix converter(M3C); Capacitor; Maximum power point
tracking; Voltage space vector control scheme
0引言风能是较为理想的能源之一，风能发电是研究热 点之一[1-2]。随着海上风力发电技术的发展，风力发电 呈现从近海风力发电到远距离海上风力发电的发展 趋势。这带来了远距离输电问题，分频输电系统开始 受到了关注[-4]。分频传输是由王锡凡教授于1994年 提出的一种输电方式[5]。
模块化多电平矩阵变换器（modularmultilevelma- trix converter，M3C)是一种新的级联H桥交交变换器， 用于分频系统则可以作为大功率变频器。相对于模块化 多电平变换器(mudular multilevel converter，MMC)，M3C
很容易用于高压低频大容量的场合，并且可以在输人输出 端快速控制无功功率，不需要大电容器进行无功补偿[6]。文献[7]初步研究了分频风电系统的频率优化控 制策略;文献[8]研究了矩阵式交交变频器的空间矢
修改稿收到日期：2017-06-06作者简介:孙博力（1992—)，男，在读硕士研究生，主要研究方向为风电传输。E-mail:474799691@qq.com。高桂革(通信作者），女，博士，教授，主要研究方向为分布式风电控制优化算法、风力发电机组远程监控系统、分布参数系统、小 波理论及应用、控制理论及应用。E-mail: gaogg@sdju.edu.cn。• 18 •自动化仪表第38卷量调制策略;文献[9]提出了不同频率下M3C的拓扑控 制原则；文献[10]〜文献[13]将空间矢量法和电流控 制法用于M3C。但是这些方法要求每个桥臂采用大电 感器来控制循环电流。本文将M3C作为交交变频器用于分频分电系统， 提出了低频侧频率的控制方案，进而提出一种改进的 M3C电压空间矢量控制法。通过仿真验证控制策略的 有效性。
以分为两个阶段。当风速处于切入风速和额定风速之间时，根据式⑴， 要使风力发电机工作在最大风能的捕捉模式下，只要 将叶片桨距角保持在较小值。调节风轮转速，使它在 风速变化的情况下保持最佳的叶尖速比，就可以获得 最大的风功率系数。
P = CpApv (1)
1基于M3C的分频风电系统模型图1为基于M3C的分频风电系统结构图。风场风 机为永磁直驱式海上风力发电机，升压后通过分频输电 线路传输到岸上，用M3C代替普通分频系统中的变频 器。图1中:A点频率为10〜20 Hz，B点频率为50 Hz。
则：ri
风机图1系统结构图 Fig.1 Structure of the system
永磁直驱式风力发电机更适用于分频输电系统。海 上风场多台风机的输出直接连接分频的交流母线。永磁 直驱式风力发电机，通过调节风轮转速来控制交流电的 频率，无需换流器，降低了成本，使整个系统的结构更为 简单。分频线路则弥补了工频高压交流输电的输送距离 不足和高压直流输电成本高的缺点。M3C可以在高压、 大容量且低频的工况下运行，实现AC-AC频率的直接 转换。
2 M3C的基本结构模块化多电平矩阵变换器(M3C)的拓扑结构由9 个桥臂(3x3)级联而成，每个桥臂由3个H桥子模块和 1个电感串联，其中H桥子模块为基于IGBT的交直交 全桥型模块。三相输入与三相输出的交流频率分别是 10 Hz与50 Hz，将这种结构的M3C用于分频风电系 统作为陆上交交变频器，用于将10 Hz电流转换成工频式中:P为风力发电机输出功率;G为风能利用率，为 叶尖速比和桨距角的函数;A为叶片扫过的面积;p为 空气的密度;v为风速。只要保持最佳的叶尖速比，就能实现最大功率的 跟踪。当风速大于额定风速时，则需要调节桨距角来限 制减少风能的捕获，降低功率。这样可以保证稳定的 额定功率，在保证效率的问时确保了风电机组及电网 的稳定性。最大功率跟踪控制如图2所示。风功率输出曲线 如图3所示。图2最大功率跟踪控制图Fig.2 Maximum power point tracking controlFig.3 Wind power output curve图3中:PN为额定功率;Vci为切入风速;V。。为切 出风速;VN为额定风速。3.2低频侧频率的优化控制电流。
3分频风电系统的频率控制3.1直驱式风力发电机的最大功率跟踪永磁直驱式风力发电机的控制策略根据风速可
在永磁直驱式风力发电机的情况下，风力发电机 的转速和低频侧的频率成正比。低频侧频率优化控制 原理是直驱式风机用于分频风电系统时要保持低频侧频率。低频侧频率控制如图4所示。