双馈感应风力发电机功率控制器的建模与仿真.pdfVIP

第31卷第24期 电力系统自动化 V01．31No．24 AutomationofElcctricPower 34 2007年12月25日 Systems Dec．25。2007 双馈感应风力发电机功率控制器的建模与仿真 旭3，宁玉宝4 乔嘉赓1，鲁宗相1，严慧敏2，黄俊辉3，王 (1．清华大学电机系电力系统国家重点实验室，北京市100084；2．河海大学电气工程学院，江苏省南京市2I0098) 摘要：基于双馈感应发电机(DFIG)3阶机电模型研究了功率解耦控制，以3个方程的形式完整地 设计了功率控制器，在保证有功、无功控制效果的前提下大大简化了控制器结构，使其易于在各种 编程环境下实现，便于在国内大型电力系统分析软件中进行DFIG模型的开发。在MATLAB环 证了其正确性和可行性。最后验证了所提出的模型在系统级仿真分析中的实用性。 关键词：双馈感应发电机；风力发电；解耦控制；MATLAB／Simulink 中图分类号：TM614；TM761 0 引言 程从单机特性角度进行研究，所建模型基于磁链方 程实现功率解耦控制，并详细考虑电力电子过程，可 近年来，风力发电在世界各国快速发展，截至 精确模拟单机特性，但因模型复杂，仅在Simulink 2006年底世界风电装机容量达74．22GW，比 等工具中进行仿真，效率较低，难以满足大规模风电 2005年增加15．2GW[1]。并网型风电场是风电开 场接入系统的仿真需要。在风电技术较先进的国家 发的主要方式。兆瓦级双馈感应风力发电机是风电 (如德国)，电力系统仿真软件中已经集成了双馈机 场的主力机型之一[2]。双馈机组能够对有功出力和 组控制模型，但建模方法必威体育官网网址，不对外开放。在国产 无功出力进行解耦控制，实现最大风能跟踪，运行特 电力系统分析软件占主导的条件下，开发用于系统 性优良，但这也使双馈机组控制结构较为复杂。在 级仿真的准确、高效的双馈机组控制模型，是大规模 有大量双馈机组接入电力系统的情况下，开发适用 风电场接人研究的基础。 于系统级仿真的双馈机组控制模型是含风电场的电 本文基于适用于系统级仿真的双馈机组机电方 力系统仿真的关键技术之一。 程建立功率控制模型，所建模型以3个方程完整表 国内外学者在双馈机组控制模型方面的主要研 述。 究如下：文献[3]综述了双馈电机转子侧变频器的多 种控制方式，对矢量控制、直接功率控制、多标量控 1解耦控制原理 制、非对称状态下的交流励磁控制等方法进行了介 双馈机组结构如图1所示。 绍和评价；文献[4—5]基于电机磁链模型研究了矢量 控制方法，并在硬件开发基础上模拟了双馈机组运 行特性；文献[6—7]基于电机磁链模型研究最大风能 跟踪控制，并在MATLAB／Simulink和硬件试验系 统中验证了控制效果；文献[8]采用德国Digsilent 公司的PowerFactory电力系统仿真软件研究了双 馈电机并网后对电网暂态稳定的影响；