感应发电机全功率风电变换器的改进PR控制.pdfVIP

第35卷第11期 太 阳 能 学 报 V|01．35No．11 2014年11月 ACTAENERGIAESOLARISSINICA Nov．．2014 文章编号：0254-0096(2014)11．2257-07 感应发电机全功率风电变换器的改进PR控制 王 晗1，窦真兰1，张建文1，蔡旭1’2 (1．电力传输与功率变换控制教育部重点实验室，风力发电研究中心，上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海200240 2．海洋工程国家重点实验室，上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海200240) 摘 要：在两相静止坐标系下采用改进的PR控制器实现对并网逆变器的控制，同时引入电容电流反馈实现了对LCL 滤波器存在的固有电流谐振进行抑制控制，大大简化了并网逆变器控制算法的复杂性。通过实验对所提出的控制策 略进行验证，实验结果表明，所提出的控制策略能控制感应全功率风电机组平稳发电运行，具有功率因数调节方便、无 冲击并网等优点。 关键词：风力发电；并网逆变器；LCL滤波器；PR控制器；电流谐振 中图分类号：TK51 文献标识码：A 0 引 言 1全功率风电机组数学建模 近年来，全功率变换机组在风力发电中得到广 图l所示为全功率风电变换器的拓扑图，根据 泛应用。由于全功率变换机组中的发电机和机侧变 连接对象的不同，可区分为机侧PWIVI变换器和网 换器与电网无直接电气连接，因此几乎不受电网电 侧PWM变换器，两者之间通过大容量电解电容进 压变化的影响，具有较好的抗电网电压波动和低电 行连接，因此可实现独立解耦控制。机侧PWM变 压故障穿越能力【l捌。感应发电机以其控制简单、可 换器的主要功能是控制发电机的输出转矩，以配合 靠性高、维护成本低等优点在风力发电领域特别是 风力机实现风能最大捕获；网侧PWM变换器的主 海上风电中得到广泛应用。 要功能是稳定直流母线电压，实现并网有功电流和 本文建立感应发电机全功率风电机组背靠背双 无功电流的解耦控制。由于发电机与电网之间通过 PWM变换器的数学模型；针对并网逆变器输出电流 双PWM变换器实现了完全隔离，可通过对双PWM 频率基本不变的特点，在两相静止坐标下将改进型 变换器的控制实现与电网的柔性接人，机组电网故 PR控制器引入到并网逆变器控制中以省去繁琐的 障穿越能力强、并网特性好【7】。 坐标变换，从而降低了控制算法的复杂性【34】；对大 1．1机侧PWM变换器的数学模型 功率风电变换器由于采用LCL滤波器而带来的电 流谐振问题进行理论分析，采用引入电容电流反馈 如图l所示，机侧PWM变换器通过dr／dr电抗 的主动阻尼控制方法在两相静止坐标系下实现了对 器三。(其中R。为dv／dt电抗器的杂散电阻)与三相 LCL谐振的阻尼控制【5’6】；最后在实验室对提出的控异步发电机相连，在距离较近的情况下，dv／dt电抗 制策略进行实验验证。实验结果表明，基于感应发 器的值很小，因此分析机侧PWM变换器数学模型 电机的全功率机组并网控制策略简单，可实现无冲 时可忽略不计。 击软并网稳定运行，输出有功功率和无功功率完全 考虑采用矢量控制思想，将电机定子电流的d 独立可调。 轴分量定向于转子磁链悱的方向，可得感应发电机 收稿日期：2012—09．10 2005041 基金项目：上海市科学基金(08DZl 太 阳 能 学 报 35卷 图l全功率风电变换器的拓扑 offull-scalewind converter Fi