变速恒频风力发电技术研究

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交流励磁变速恒频风力发电系统并网控制技术研究

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

无刷电机在风力发电机变速恒频控制中的研究

电网将强迫控制风轮的转速。同步发电机转速保持恒定，而感应发电机转速相对于同步转速也最多只是一个不超过５６的转速差。在这种情况下，％－％风力机在不同风速下维持或近似维持同一转速，效率
［要］介绍了一种新型风力发电方式，给出摘并了无刷电机的数学模型和初步的控制方案。
制；制策略控
却可以维持不变，可以调节电网的功率因数，可既又
以提高系统的稳定性。下面介绍无刷电机的工作原
紧张的状况。
Ｐ一定子功率绕组的极对数；ＤＰ一定子控制绕组的极对数。ｃ
传统的风力发电机多采用同步发电机或感应电
机。在风力机向恒频电网送电时，需要调速，为不因
＝
以，进风力发电技术，高风力发电机组的效率，改提
多是为农村或分散的孤立用户设计，术较成熟，技已
一
定子控制绕组电流频率；
成批生产并进入商业市场；另一方面是发展亍电
网并网运行的大型风力发电机组，以缓电机结构如图１所示，定子上装有２套不
同的三相对称绕组，１套接至工频电源，称为功率绕天，能作为一种清洁的可再生的能源，风日益受到世组；套接至变频电源，为控制绕组；子采用自行１称转界各国的重视。地球上蕴藏的风能资源虽然十分丰闭合的环路结构。无刷电机特殊的磁场交叉耦合的富，实际上能够被利用的风能目前仍十分有限。但而运行原理使电机达到稳定同步运行状态时，电机转且，由于风速变化多端，其利用有一定的困难。所速满足：使

大功率变速恒频双馈风力发电变流控制技术

＝＋（）１
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；
ｃｎｒｌｓｈｍｅｗａｅｕｅｉｈｅａｌｐｉｌｒｔｔｎｌｐｅｒｃｉｇｆｒｘｍｕｗｉｄｅｅｇｏｔｃｅｓｄｄｃｄｗｈｃｎｂｅｏｔｏｍａｏａｉａｓｅｄｔａｋｎｏｏｍａｉｍｎｎｒｙ，ｄｃｕｌｄｃｎｅｏｐｅｏ－ｔｏｆａｔｖｏｅｎｅｃｉｅｐｗｅ，ａｔｄｔｎｌｓａｏ・ｌｘｏｉｎｅｃａｉｍｎｌｄｎｏｒｏｔｒｌｏｎｒｌｃｉｅｐｗｒａｄｒａｔｏｒｒｉｏａｔｔｒｆ — ｒｔｄｍｅｈｎｓｉｃｕｉｇｐｗｅｕｅ－ｐａｄｏｖａｉｕｅｏ
Ｉｄｃｏｅｅｔ，ＦＧ和背靠背双ＰｎｕｔｎＧｎｒｏＤＩ）ｉａｒＷＭ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

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

矩阵式变换器交流励磁的变速恒频风力发电系统研究

矩阵式变换器交流励磁的变速恒频风力发电系统研究作者：孙毅来源：《城市建设理论研究》2013年第31期摘要：随着居民生活水平和工作水平的提高，用电量也在持续的增长。

为了保证日后能有充足的电力资源，必须加强发电技术。

风力发电在近几年得到了很大的青睐，而且比较环保。

但是，风力发电系统必须进行一定的革新，只有这样才能获得更加优质的电力资源。

比方说矩阵式变换器交流励磁的变速恒频风力发电系统。

关键词：矩阵式；交流；变速；恒频；风力发电Abstract: As people's living standards and working standards improve, the power consumptionis sustained growth. In order to ensure people can have sufficient power resources in the future , we must strengthen the power generation technology. Wind power has been greatly favored inrecent years, but also more environmentally friendly. However, the wind power generationsystem must be reform, the only way you can get better quality of power resources. Forexample, variable speed constant frequency wind power generation system of the matrix converter AC excitation.Keywords: matrix; communication; speed change; constant frequency; wind power 中图分类号：TM315文献标识码：A对于矩阵式变换器交流励磁的变速恒频风力发电系统来说，在很大程度上对原来的风力发电系统进行了一定的革新。

变速恒频双馈风力发电转子侧控制技术的研究

ｔｎｎｏｅｏｅｓｓｅａｄｄｅｅｉｌｉｔｔｂＳｌｋｔｅｓｌｉｓｌｈｗｔａ，ｔｅｆａｉｉｔｆｉｌｄｌｆｈｙｔｍｎｏｓｈｍｕａｏｗｉＭａｌ／ｉｉ，ｈｉａｏｒｕｔｓｏｔｈｓｌｙｏｏｔｔｓｔｎｈａｍｕｎｍｕｔｎｅｓｈｅｂｉ
的框架结构，进而对背靠背ＰＷＭ变流器的控制策略进行了研究。建立了转子侧变流器控制模型，设计了基于定子电压
定向（Ｖ）矢量控制的变速恒频双馈风力发电系统方案，用ＭａｌｂＳｍｕｉｋ构建系统模型并进行了仿真，真结果表Ｓ（）利ｔ／ｉｌａｎ仿
明控制策略和技术的可行性，系统实现了有功功率、无功功率的解耦控制和最大风能跟踪控制。最后，构建了一台１Ｗ１ｋ
实验机组，并进行了系统稳态实验研究，证了方案的可行性。验
关键词：变速恒频；双馈感应电机；靠背Ｐ背ＷＭ变流器；矢量控制中图分类号：Ｍ９Ｔ１文献标识码：Ａ
ｔｅｃｎｒｌｔａｅｙａｄｔｃｎｑｅｈｙｔｍｅｌｅｈｃｉｅｐｗｅ，ｒａｔｅｐｗｅｈｏｔｏｒｔｇｎｅｈｉｕ，ｔｅｓｓｅｒａｉｓｔｅａｔｖｏｒｅｃｉｏｒ＆ｃｕｌｇｃｎｒｌｎｘｍｕｓｚｖｏｐｉｏｔｏｄｍａｉｍｎａｗｉｄｐｗｅｒｃｉｇｃｎｒ１ｉａｌｎｏｒｔａｋｎｏｔｏ．Ｆｎｌｙ，ａｋｘｅｉｅｔｌｅｓｂｉ，ｏｉｈｔｅｓｅｄｘｅｉｅｔｌｅｅｒｈｉｏ — ｎ１Ｗｅｐｒｎａｔｉｕｌ１ｍｓｔｎｗｈｃｈｔａｙｅｐｒｎａｓａｃｃｎｍｒｓｄｃｅｕｔｄ。ｔｅｆａｉｉｔｆｔｅｓｈｍｅｉｒｖｄｈｅｓｂｌｙｏｈｃｅｐｏｅ．ｉＳＫｅｒｓｙｗｏｄ：ＶＳＣＦ；ＤＦＧ；ｂｃ－ｏｂｃＷＭｏｖｒｅ；ｖｃｏｏｔｏＩａｋｔ－ａｋＰｃｎｅｔｒｅｔｒｃｎｒｌ

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

基于液压复合传动的变速恒频风力发电系统研究

验，出一种新型的变速恒频风力发电的技术方案。该方案有助于提高了系统的整体工作效率，提改进电功率质量，一步降低风力发电成本。该文并对新系统的各种工作模式进行了研究。进
关键词：力发电；压传动；风液复合传动中图分类号：Ｈ１７文献标识码：文章编号：００４５（０８０ —０３０Ｔ３Ｂ１０ —８８２０）３０５ —３１前言
最好的是变速恒频发电方法。
２变速恒频发电方法
２００８年第３期
发电系统。该方案的基本构成及能量流动关系如图２所示。该方案由风力机、压泵、液液压马达和功率分汇
４气液制动机构的应用
（）采用了固定钳式制动器，于双块制动盘式１属制动器结构，以具有双块制动盘式制动器的优点。所如轴向尺寸小，动时制动盘轴不受弯曲，制制动盘轴正
反向转动均可；
诸多技术的高度集成与统一。由于风力是一种不稳定
的动力源，速经常变化；风而风力发电机与电网并网
随着资源的短缺和温室效应的日趋严重，界各世
国逐步加大了开发和利用可再生、污染的能源的力无度。风力发电是其中最接近实用的一种，２０到０２年底，世界风力发电装机容量已达３０千瓦，以每２４万并年３％以上增长率增加。０．风力发电系统是空气动力学、械、机电机和控制等薄钢带圆盘纵剪机组从１９年使用至今，动机构的９８制使用效果一直很好，不仅满足生产要求，而且达到国外同类设备的水平。

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变速恒频风力发电技术研究
一、原理
变速恒频风力发电技术的原理是通过变速器控制风机的转速，使得输出的电能频率保持恒定。

风力发电机通常通过3个旋转叶片捕捉风能并驱动转子转动，转子通过轴传递转动力矩给发电机。

而传统的恒速风力发电技术将直接连接发电机输出电能，无法调整转速，因此输出的电能频率随着风速的变化而发生波动。

而变速恒频风力发电技术采用变速器来控制风机的转速，使得输出的电能频率保持恒定。

二、特点
1.提高风力发电机的适应性：变速恒频风力发电技术能够根据风速变化实时调整转速，使风机始终处于最佳工况状态。

同时，它还能在风速较低时提高风机的启动速度，从而提高了风力发电机的适应性和发电效率。

2.减少系统损失：传统的恒速风力发电系统中，由于输出功率直接与风速相关，系统频繁地调整发电机的输出功率，从而造成能量的损失。

而变速恒频技术能够通过调整发电机转速来保持恒定的输出频率，减少了能量损失，提高了发电效率。

3.稳定性高：由于能够通过变速器来调整风机的转速，使得输出的电能频率保持恒定，因此变速恒频风力发电技术具有较高的稳定性。

4.网络适应性强：变速恒频风力发电技术输出的电能频率可与电网频率保持一致，与传统的恒速风力发电系统接入电网更为方便。

三、发展前景
1.发电效率提高：变速恒频风力发电技术使风机能够随着风速变化实
时调整转速，从而提高了风力发电机的发电效率。

2.节约成本：由于变速恒频技术能够实时调整转速，减少了能量损失，降低了风力发电系统的运行成本。

3.智能化发展：随着科技进步，变速恒频风力发电技术可以与智能化
系统相结合，通过数据分析、预测等手段实现对风力发电系统的智能管理，提高系统的可靠性和经济性。

综上所述，变速恒频风力发电技术具有提高发电效率、降低能量损失、稳定性高等特点，在未来的发展中将会得到更广泛的应用和研究。

不仅能
提高风力发电系统的使用效率，还能促进风能利用的可持续发展，从而更
好地满足人类能源需求，减少对传统化石能源的依赖。