双馈风力发电机空载并网优化控制仿真分析

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1、第33卷第12期计算机仿真2016年12月文章编号：1006—9348(2016)12一0119一03双馈风力发电机空载并网优化控制仿真分析吴振奎，孟庆彬(内蒙古科技大学信息工程学院，内蒙古包头014010)摘要：变速恒频双馈电机发电是一种全新高效发电方式，适用于风力发电等可再生能源开发利用。为了解决双馈电机使用机械式传感器测量转速带来的转角偏差问题，提出采用模型参考自适应的方法在并网前空载励磁阶段辨识转子的实际速度，并将估算转速反馈到矢量控制系统。在MATLAB／Simulink环境下，建立采用s函数的双馈电机的空载仿真模型。仿真结果表明，模型参考自适应法可以比较准确的辨识电机转

2、速，增强空载并网系统的稳定性，提高电能质量，验证了改进方法的正确性。关键词：双馈电机；矢量控制；模型参考自适应系统；空载并网；仿真中图分类号：TM743文献标识码：BAnOptimizationControlSimulationAnalysisforDoubly—-FedInductionGeneratorNo—．LoadGrid——ConnectionWUZhen—kui．MENGQing—bin(CollegeofInformationEngineering，InnerMongoliaUniversityofScienceandTechnology，BaotouInnerMon

3、golia014010，China)ABSTRACT：Variable—SpeedConstant—Frequency(VSCF)isanewefficientmethodforgeneratingelectricpow-er．Itisadaptabletothedevelopmentoftherenewableenergysuchaswindpower．InordertosolvetheproblemscausedbyusingthemechanicalsensorsmeasuringthespeedofDFIG，amodelreferenceadaptivemethodWasp

4、ro—posedtoidentifytheactualrotorspeedandfeedbacktheestimatedspeedtothevectorcontrolsystem，ThenS—func—tionbasedmodelintheMatlab／Simulinkwasbuiltup．Resultsindicatethatmodelreferenceadaptivemethodcani-dentifymotorspeedaccuratelyandimprovethestabilityoftheno—load酣d—connectionsystemandpowerquality，

5、whichverifiesthecorrectnessofthismethod．KEYWORDS：Doubly—fedinductiongenerator；Vectorcontrol；MRAS；No—loadgrid—connection；Simulation1引言双馈感应发电机是现在应用最广泛的风力发电机之一，从本质上来讲，双馈电机是一种绕线转子感应发电机，它的定子线圈直接与电网相连，转子线圈通过背靠背变流器与电网相连⋯。双馈电机的特性如下：①可以在亚同步，同步，超同步三种状态下运行；②功率变换器的容量只有发电机容量的30％左右，大大减少了成本；③定子有功功率和无功功率可以解耦控

6、制。这些特点使得双馈电机在同步速上下都能够灵活高效的运行怛。3J。基金项目：国家自然基金资助项目(51367012)，内蒙古自治区自然科学基金项目(2014MS0527)收稿日期：2016一01—28修回日期：2016-02-27电机稳定运行需要确定转子位置，现在通常采用两种方法获得转子位置信息，一种是采用同轴传感器直接测得，另一种是通过无速度传感器的算法获得。针对同轴传感器成本高、精度易受环境影响、维护困难的问题，本文提出基于模型参考自适应的无速度传感器控制策略H。J。该方法通过测量电网和定子电压计算出定子电压的q轴分量，而该分量的大小是转子位置角偏差的体现，通过控制消除偏差，得

7、到转子的实际位置和速度，并用于矢量控制系统。达到优化空载并网的目的。2空载并网原理和双馈电机的数学模型双馈式风力发电系统空载并网原理如图1所示，当DFIG的转速满足其运行要求时，执行空载并网控制策略。通过控制转子侧变换器对DFIG转子绕组进行励磁控制，来一119一使得发电机的定子电压能够跟踪电网电压(同频率、同幅值、同相位)，实现对DFIG定子电压的控制并且能够安全并网。此控制过程难点在于如何快速准确的获得转子速度和位置信息并排除恶劣条件的干扰(沙尘、严寒、震动等)。