双馈风力发电机励磁系统的研究和设计.pdfVIP

电工文摘／设计与选型 双馈风力发电机励磁系统的 研究与设计 ●陕西科技大学电气与信息工程学院风力发电实验室 郑恩让 高飞 可随风速的变化在一定范围内作适当调整，从而使风机的运 摘要：在分析现有变速恒频双馈风力发电励磁控制系统的 行始终处于最佳状态，以提高风能的利用率。图1中转子侧 基础上，提出了一种基于单神经元自适应PID算法的双馈励 磁控制方案，可根据风速的变化调节双馈发电机的励磁，使 变换器和电网侧变换器均为双向变换器，通过转子侧变换器 发电机输出恒定。在额定风速以下，获得最大风能利用系 调节馈入转子绕组的励磁电流，一方面可稳定定子输出的电 魏在额定风速以上，保证发电机输出功率恒定。该控制方 压和频率，另一方面还可以调节发电机的功率因数。电网侧 案简化了系统硬件结构，提高了系统稳定性和抗干扰能力， 变换器从电网上获得电能变流后以直流形式供给转子侧励磁 并具有扩展性强的特点。 变换器，从而能给转子提供励磁电流，通过调节励磁电流， 关键词：风力发电励磁系统双馈感应电机 对电机转速进行控制，从而达到稳定功率输出的目的。 变速恒频双馈风力发电机组是目前风力发电的主流机 型。它主要是通过双向变换器来实现交流励磁控制，通常的 控制策略是将双向变换器分为网侧变换器和转子侧变换器， 并对这两侧变换器分别进行控制，两者之间采用大容量电解 电容来进行解耦。通过转子侧变换器调节馈入转子绕组的励 图l 双馈风力发电系统结构框图 磁电流，既町稳定定子输出的电压和频率，还可以调节发电 由于双馈发电机是三相绕线式异步发电机，可知双馈发 机的功率因数。电网侧变换器从电网上获得电能变流后以直 电机的转速与定、转子绕组电流频率之间的关系为 流形式供给转子侧励磁变换器，从而能给转子提供励磁电 流，通过调节励磁电流，对电机转速进行控制，达到稳定功 f。tpn／60±f， (1) 式中f；，fr——定、转子电流频率； ． 率输出的目的。但是当系统参数发生变化或有外部扰动时， 都会使系统的闭环极点偏移，导致系统运行不稳定。因此， p、n——发电机的极对数和转速。 当发电机处于亚同步速运行时，式(1)取正号；发电机 提出了一种基于免疫单神经元自适应PID算法的励磁控制策 超同步速运行时，式(1)取负号。同步速运行时，fr=0，此 略，在系统参数发生变化或有外部扰动时，可以提高系统的 时转子绕组从转子侧变换器获得直流励磁。 可靠性和安全性。 由式(1)可得，当发电机转速n发生变化时，可通过调节 转子电流频率fr使得定子电流频率f。保持与电网频率同步， 从而达到发电机的变速恒频控制。 如图1所示，双馈式变速恒频风力发电系统由风力机、 变速箱、双馈发电机、变换器及控制系统等构成。双馈发电 机的定子绕组与电网相连，转子绕组由转子侧变换器供给励 2．1励磁控制系统的功能 磁，本文中采用交一直一交变换器供电。双馈发电机的转速