劉頡++易靈芝+劉智磊++朱廣輝+羅百敏++周哲

收稿日期：2012-02-20

作者簡(jiǎn)介：劉 頡（1989—），男，湖南株洲人，碩士研究生，研究方向：電力電子與電力傳動(dòng)。

文章編號(hào)：1003-6199(2014)02-0019-04

摘 要：隨著風(fēng)電在電網(wǎng)所占比例的不斷增大，提高風(fēng)機(jī)在故障條件下的不間斷運(yùn)行能力越來(lái)越重要。通過(guò)分析交流勵(lì)磁變速恒頻雙饋風(fēng)機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)，建立雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)數(shù)學(xué)模型；針對(duì)電網(wǎng)電壓小幅對(duì)稱跌落，在不增加硬件成本的基礎(chǔ)上，改進(jìn)傳統(tǒng)雙饋發(fā)電機(jī)矢量控制策略，加入前饋補(bǔ)償項(xiàng)來(lái)抑制電壓小幅跌落時(shí)轉(zhuǎn)子中的過(guò)電流，提高雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低壓穿越能力。在MATLAB/SIMULINK中驗(yàn)證控制策略的合理性，為以后深入研究雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。



關(guān)鍵詞：雙饋風(fēng)機(jī)；變速恒頻；前饋補(bǔ)償；低電壓穿越

中圖分類號(hào)：TM34文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A



Control Strategy of the Doublyfed Wind Power Generator System of Low Voltage Ride Through Technology Ideal Grid Conditions



LIU Jie1, YILingzhi1, LIU Zhilei1, ZHU Gguanghui2, KUO Baimin2, ZHOU Zhe2

(1. College of Information Engineering, Xiangtan University, Xiangtan,Hunan 411105，China；

2.Co. of Xiangtan electric traction equipment , Xiangtan,Hunan 411101，China)

Abstract:As the penetration of wind power in electric power systems continues to grow, it has became very important to improve the fault ridethrough capability of gridconnected wind generator. Through the analysis variable speed constant frequency doubly fed induction generator running characteristics, the precise mathematical model of DFIG has been built；In order to protect the system, an improved vector control strategy of the DFIG without using any other hardware circuit is proposed, it will reduce the rotor overcurrent during non-serious voltage dips, where the feedforward compensation term has been considered. The model of doubly fed inductor wind generator has been built based on MATLAB/SIMULINK. A DFIG applying in wind power generator is under study for low voltage ridethrough(LVRT).



Key words:DFIG; variable speed constant frequency; Feedforward compensation; low voltage ridethrough



1 序 言

風(fēng)能具有污染小、低碳、可再生等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)風(fēng)力發(fā)電在電網(wǎng)中的比重越來(lái)越大而且在未來(lái)數(shù)年內(nèi)呈現(xiàn)風(fēng)電比重持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。越來(lái)越多的國(guó)家投入風(fēng)力發(fā)電研究并紛紛為這可持續(xù)發(fā)展的發(fā)電系統(tǒng)提出了相應(yīng)的計(jì)劃［1］。

由于雙饋電機(jī)(DFIG)同時(shí)擁有超越定速感應(yīng)電機(jī)(FSIG)和永磁同步電機(jī)(PMSG)的性能，使得其在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)里得到大量的應(yīng)用。這種電機(jī)不論在主動(dòng)式結(jié)構(gòu)還是在被動(dòng)式結(jié)構(gòu)下都具有獨(dú)立控制的能力，而且此種電機(jī)具有效率高的特點(diǎn)并且可以減少變流器的損耗。雙饋電機(jī)的定子側(cè)通過(guò)階躍變壓器直接并網(wǎng)，轉(zhuǎn)子側(cè)在0.8-1.2pu轉(zhuǎn)速下通過(guò)轉(zhuǎn)子變流器(RSC)并網(wǎng)。但是，DFIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)于網(wǎng)側(cè)的擾動(dòng)很敏感，這就要求DFIG系統(tǒng)在電網(wǎng)擾動(dòng)情況下需要加額外的保護(hù)裝置，如圖1。

由圖1可看出電網(wǎng)電壓降落直接反映在電機(jī)定子端電壓上，根據(jù)楞次定律，定子磁鏈不能發(fā)生突變，所以電機(jī)中會(huì)出現(xiàn)直流成分。當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落故障時(shí)，會(huì)感生出較大的轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)，并產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)子電流，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子電路中電壓和電流大幅增加。

圖1 具有Crowbar電路的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)



雖然Crowbar保護(hù)電路對(duì)雙饋風(fēng)電系統(tǒng)低壓穿越具有一定作用，然而在面對(duì)電網(wǎng)小幅跌落情況下這種保護(hù)增大了硬件成本。不僅需要額外增加由晶閘管構(gòu)成的交流開(kāi)關(guān)保護(hù)電路，并且對(duì)于Crowbar電路的投切信號(hào)處理還并不成熟。再者，Crowbar電路的頻繁投切，也不利于雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的穩(wěn)定。

參考近年來(lái)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)可以看出，目前大多數(shù)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)都在同步dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下建立了電機(jī)數(shù)學(xué)模型，通過(guò)簡(jiǎn)化，找到其穩(wěn)態(tài)情況下有功和無(wú)功的解耦模型，采用矢量控制，通過(guò)常規(guī)的 PI 調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)雙饋發(fā)電機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)有功和無(wú)功的獨(dú)立調(diào)節(jié)［2-7］。

計(jì)算技術(shù)與自動(dòng)化2014年6月

第33卷第2期劉 頡等：理想電網(wǎng)條件下雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越技術(shù)的控制策略研究

本文首先建立了雙饋電機(jī)在電網(wǎng)電壓對(duì)稱跌落故障條件下的完整數(shù)學(xué)模型和瞬時(shí)功率模型，隨后根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)程，針對(duì)電網(wǎng)電壓小幅跌落，設(shè)計(jì)基于改進(jìn)矢量控制策略和無(wú)功補(bǔ)償控制策略的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低壓穿越方案，通過(guò)MTLAB/SIMULINK仿真平臺(tái)對(duì)所提出的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越技術(shù)的控制策略進(jìn)行驗(yàn)證。

2 DFIG并網(wǎng)數(shù)學(xué)模型



為了實(shí)現(xiàn)交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前的定子電壓準(zhǔn)確調(diào)節(jié)和并網(wǎng)后的輸出有功、無(wú)功功率的解耦控制，必須實(shí)施發(fā)電機(jī)定子電壓定向的矢量控制。

圖2 dq軸物理模型

為此，首先要分析定子電壓定向dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系內(nèi) DFIG 的數(shù)學(xué)模型［8-10］。由圖2，定子電壓定向dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系內(nèi) DFIG 的數(shù)學(xué)模型：

定子電壓：

usd=-Rsisd-pψsd+ω1ψsq

usq=-Rsisq-pψsq+ω1ψsd

(1)

轉(zhuǎn)子電壓：

urd=Rrird+pψrd-ω2ψrq

urq=Rrirq+pψrq-ω2ψrd

(2)

定子磁鏈：

ψsd=Lsisd-Lmird

ψsq=Lsisq-Lmirq

(3)

轉(zhuǎn)子磁鏈：

ψrd=Lrird-Lmisd

ψrq=Lrirq-Lmisq(4)

電磁轉(zhuǎn)矩：

Te=np(ψsqisd-ψsdisq=

npLm(isdisq-isqird)(5)

其中,usd，usq，urd，urq分別為定、轉(zhuǎn)子d、q軸電壓；isd，isq，ird，irq分別為定、轉(zhuǎn)子d、q軸電流；ψsd，ψsq，ψrd，ψrq分別為定、轉(zhuǎn)子d、q軸磁鏈；Rs，Ls分別為定子的電阻和自感；Rr，Lr分別為轉(zhuǎn)子的電阻和自感；Lm為dq坐標(biāo)系下同軸定、轉(zhuǎn)子間的等效互感；為dq坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角速度；為dq坐標(biāo)系相對(duì)轉(zhuǎn)子的角速度。

以上5個(gè)方程一起構(gòu)成了雙饋電機(jī)在dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。在理想電網(wǎng)條件下，可以認(rèn)為電網(wǎng)電壓恒定。則通過(guò)DFIG的物理模型可得電壓的通用公式：

us=RsIs+jωψs

ur=RrIr+σLrdIrdt+jω2ψr

(6)

3 定子電壓矢量控制

在定子電壓恒定的情況下，忽略定子勵(lì)磁電流變化過(guò)程，忽略定子電阻Rs，可以推得功率公式：

p≈32LmLsusird

Q≈-32usω1Ls(us+ω1Lmirq)

(7)

式(7)表明，在定子電壓定向矢量控制下，忽略定子電阻，DFIG有功功率和無(wú)功功率近似地解耦了。

將式(4)的轉(zhuǎn)子磁鏈代入式(6)的dq改寫形式，可得：

urd=Rrird+σLrdirddt-ω2(Lrirq-Lmisq)

urq=Rrirq+σLrdirqdt-ω2(Lrird-Lmisd)

(8)

為了消除耦合項(xiàng)，引入前饋解耦：

urd=σLrdirddt

urq=σLrdirqdt

(9)

將式(9)作為PI控制器設(shè)計(jì)依據(jù)，得：

urd=σLrdirddt=σLdi*rddt+

krip(i*rd-ird)+krii∫(i*rd-ird)dt

urq=σLrdirqdt=σLdi*rqdt+

krip(i*rq-irq)+krii∫(i*rq-irq)dt

(10)

其中,ikrd、i*rq——轉(zhuǎn)子側(cè)變流器dq軸電流給定值；krip、krii——轉(zhuǎn)子側(cè)變流器電流環(huán)PI控制器比例積分系數(shù)。

將式(10)代入式(9)，得轉(zhuǎn)子側(cè)變流器輸出電壓給定值為：

u*rd=u′rd+Rrird-ω2(Lrirq-Lmisq)

u*rq=u′rq+Rrirq-ω2(Lrird-Lmisd)

(11)



即可得DFIG轉(zhuǎn)子側(cè)變流器定子電壓定向矢量控制框圖, 見(jiàn)圖3。圖3中，PLL為鎖相環(huán)，RSC為轉(zhuǎn)子側(cè)變流器。



圖3 轉(zhuǎn)子側(cè)變流器定子電壓定向矢量控制框圖

圖4 低壓穿越實(shí)驗(yàn)波形



4 系統(tǒng)仿真

為驗(yàn)證本文所提出的控制策略的有效性，本文在MATLAB/SIMULINK仿真軟件平臺(tái)上搭建了雙饋風(fēng)機(jī)并網(wǎng)的仿真模型。所用的參數(shù)如下：額定功率為6*1.5MW，定子繞組電阻為0.00706Ω，轉(zhuǎn)子繞組電阻為0.005Ω，定轉(zhuǎn)子互感為2.9Ω，極對(duì)數(shù)為3，直流母線電壓為1200V。

如圖4所示，電網(wǎng)電壓發(fā)生了80%的小幅對(duì)稱跌落情況。圖4中的波形由上至下分別為：轉(zhuǎn)子電壓、轉(zhuǎn)子電流、有功功率、無(wú)功功率以及直流母線電壓。

從波形可見(jiàn)，電壓跌落發(fā)生及恢復(fù)時(shí)的暫態(tài)沖擊電流較小，暫態(tài)過(guò)渡時(shí)間較短，直流母線電壓基本保持在穩(wěn)定工作區(qū)域內(nèi)，可以較好地幫助雙饋機(jī)組實(shí)現(xiàn)低電壓穿越功能，驗(yàn)證了本文低電壓穿越分析和控制策略的有效性。

5 結(jié) 論

當(dāng)雙饋式風(fēng)電機(jī)組接入電網(wǎng)后，承受最多的低壓考驗(yàn)是來(lái)自對(duì)稱條件下的電網(wǎng)電壓波動(dòng)。本文通過(guò)在轉(zhuǎn)子側(cè)變流器電流環(huán)中應(yīng)用PI控制器配合前饋補(bǔ)償項(xiàng)，進(jìn)一步提高低電壓穿越實(shí)現(xiàn)的效果?；诒疚乃峥刂撇呗?，提高雙饋式風(fēng)電機(jī)組對(duì)電網(wǎng)小波動(dòng)的自適應(yīng)能力，提高風(fēng)電供能的穩(wěn)定性與可靠性，并在成本上有所改善。而關(guān)于電網(wǎng)的非理想條件下的自適應(yīng)能力，需要進(jìn)一步開(kāi)展研究。

參考文獻(xiàn)

［1］ 張麗英，葉廷路，辛耀中，等. 大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)的相關(guān)問(wèn)題及措施［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2010，30(25)：1-9.

［2］ GALINDO R, COTOROGEA M, BIEL D. Two families of sliding mode controllers for a doubly-fed induction generator in an isolated generation system［C］ //IEEE Electronics, Robotics and Automotive Mechanics Conference. 2007, 5(2): 115-121.

［3］ WANG YUN.A Review of Reaserch Status on LVRT Technology in Doubly-fed wind Turbine Generator System［C］ //IEEE International Conference on Electrical and Control Engineering. 2010, IEEE: 4948-4953.

［4］ 廖永愷．電壓跌落條件下并網(wǎng)逆變器鎖相環(huán)與電流控制技術(shù)研究［D］．浙江：浙江大學(xué)，2012．

［5］ 李締華．雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越技術(shù)研究［D］．浙江：浙江大學(xué)，2010．

［6］ 劉其輝，賀益康，張建華．交流勵(lì)磁變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行控制及建模仿真［J］．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2006，26(5)：43-50.

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［8］ 蘇平，張靠社．基于主動(dòng)式IGBT型Crowbar的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)LVRT仿真研究［J］．電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，38(23)：164-171.

［9］ 李輝，付博，楊超,等．雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越的無(wú)功電流分配及控制策略改進(jìn)［J］．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012，32(22)：24-31.

［10］張永斌，袁海文．雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越主控系統(tǒng)控制策略［J］．電力自動(dòng)化設(shè)備，2012，32(8)：106-112.

(2)

定子磁鏈：

ψsd=Lsisd-Lmird

ψsq=Lsisq-Lmirq

(3)

轉(zhuǎn)子磁鏈：

ψrd=Lrird-Lmisd

ψrq=Lrirq-Lmisq(4)

電磁轉(zhuǎn)矩：

Te=np(ψsqisd-ψsdisq=

npLm(isdisq-isqird)(5)

其中,usd，usq，urd，urq分別為定、轉(zhuǎn)子d、q軸電壓；isd，isq，ird，irq分別為定、轉(zhuǎn)子d、q軸電流；ψsd，ψsq，ψrd，ψrq分別為定、轉(zhuǎn)子d、q軸磁鏈；Rs，Ls分別為定子的電阻和自感；Rr，Lr分別為轉(zhuǎn)子的電阻和自感；Lm為dq坐標(biāo)系下同軸定、轉(zhuǎn)子間的等效互感；為dq坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角速度；為dq坐標(biāo)系相對(duì)轉(zhuǎn)子的角速度。

以上5個(gè)方程一起構(gòu)成了雙饋電機(jī)在dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。在理想電網(wǎng)條件下，可以認(rèn)為電網(wǎng)電壓恒定。則通過(guò)DFIG的物理模型可得電壓的通用公式：

us=RsIs+jωψs

ur=RrIr+σLrdIrdt+jω2ψr

(6)

3 定子電壓矢量控制

在定子電壓恒定的情況下，忽略定子勵(lì)磁電流變化過(guò)程，忽略定子電阻Rs，可以推得功率公式：

p≈32LmLsusird

Q≈-32usω1Ls(us+ω1Lmirq)

(7)

式(7)表明，在定子電壓定向矢量控制下，忽略定子電阻，DFIG有功功率和無(wú)功功率近似地解耦了。

將式(4)的轉(zhuǎn)子磁鏈代入式(6)的dq改寫形式，可得：

urd=Rrird+σLrdirddt-ω2(Lrirq-Lmisq)

urq=Rrirq+σLrdirqdt-ω2(Lrird-Lmisd)

(8)

為了消除耦合項(xiàng)，引入前饋解耦：

urd=σLrdirddt

urq=σLrdirqdt

(9)

將式(9)作為PI控制器設(shè)計(jì)依據(jù)，得：

urd=σLrdirddt=σLdi*rddt+

krip(i*rd-ird)+krii∫(i*rd-ird)dt

urq=σLrdirqdt=σLdi*rqdt+

krip(i*rq-irq)+krii∫(i*rq-irq)dt

(10)

其中,ikrd、i*rq——轉(zhuǎn)子側(cè)變流器dq軸電流給定值；krip、krii——轉(zhuǎn)子側(cè)變流器電流環(huán)PI控制器比例積分系數(shù)。

將式(10)代入式(9)，得轉(zhuǎn)子側(cè)變流器輸出電壓給定值為：

u*rd=u′rd+Rrird-ω2(Lrirq-Lmisq)

u*rq=u′rq+Rrirq-ω2(Lrird-Lmisd)

(11)



即可得DFIG轉(zhuǎn)子側(cè)變流器定子電壓定向矢量控制框圖, 見(jiàn)圖3。圖3中，PLL為鎖相環(huán)，RSC為轉(zhuǎn)子側(cè)變流器。



圖3 轉(zhuǎn)子側(cè)變流器定子電壓定向矢量控制框圖

圖4 低壓穿越實(shí)驗(yàn)波形



4 系統(tǒng)仿真

為驗(yàn)證本文所提出的控制策略的有效性，本文在MATLAB/SIMULINK仿真軟件平臺(tái)上搭建了雙饋風(fēng)機(jī)并網(wǎng)的仿真模型。所用的參數(shù)如下：額定功率為6*1.5MW，定子繞組電阻為0.00706Ω，轉(zhuǎn)子繞組電阻為0.005Ω，定轉(zhuǎn)子互感為2.9Ω，極對(duì)數(shù)為3，直流母線電壓為1200V。

如圖4所示，電網(wǎng)電壓發(fā)生了80%的小幅對(duì)稱跌落情況。圖4中的波形由上至下分別為：轉(zhuǎn)子電壓、轉(zhuǎn)子電流、有功功率、無(wú)功功率以及直流母線電壓。

從波形可見(jiàn)，電壓跌落發(fā)生及恢復(fù)時(shí)的暫態(tài)沖擊電流較小，暫態(tài)過(guò)渡時(shí)間較短，直流母線電壓基本保持在穩(wěn)定工作區(qū)域內(nèi)，可以較好地幫助雙饋機(jī)組實(shí)現(xiàn)低電壓穿越功能，驗(yàn)證了本文低電壓穿越分析和控制策略的有效性。

5 結(jié) 論

當(dāng)雙饋式風(fēng)電機(jī)組接入電網(wǎng)后，承受最多的低壓考驗(yàn)是來(lái)自對(duì)稱條件下的電網(wǎng)電壓波動(dòng)。本文通過(guò)在轉(zhuǎn)子側(cè)變流器電流環(huán)中應(yīng)用PI控制器配合前饋補(bǔ)償項(xiàng)，進(jìn)一步提高低電壓穿越實(shí)現(xiàn)的效果?；诒疚乃峥刂撇呗?，提高雙饋式風(fēng)電機(jī)組對(duì)電網(wǎng)小波動(dòng)的自適應(yīng)能力，提高風(fēng)電供能的穩(wěn)定性與可靠性，并在成本上有所改善。而關(guān)于電網(wǎng)的非理想條件下的自適應(yīng)能力，需要進(jìn)一步開(kāi)展研究。

參考文獻(xiàn)

［1］ 張麗英，葉廷路，辛耀中，等. 大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)的相關(guān)問(wèn)題及措施［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2010，30(25)：1-9.

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(2)

定子磁鏈：

ψsd=Lsisd-Lmird

ψsq=Lsisq-Lmirq

(3)

轉(zhuǎn)子磁鏈：

ψrd=Lrird-Lmisd

ψrq=Lrirq-Lmisq(4)

電磁轉(zhuǎn)矩：

Te=np(ψsqisd-ψsdisq=

npLm(isdisq-isqird)(5)

其中,usd，usq，urd，urq分別為定、轉(zhuǎn)子d、q軸電壓；isd，isq，ird，irq分別為定、轉(zhuǎn)子d、q軸電流；ψsd，ψsq，ψrd，ψrq分別為定、轉(zhuǎn)子d、q軸磁鏈；Rs，Ls分別為定子的電阻和自感；Rr，Lr分別為轉(zhuǎn)子的電阻和自感；Lm為dq坐標(biāo)系下同軸定、轉(zhuǎn)子間的等效互感；為dq坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角速度；為dq坐標(biāo)系相對(duì)轉(zhuǎn)子的角速度。

以上5個(gè)方程一起構(gòu)成了雙饋電機(jī)在dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。在理想電網(wǎng)條件下，可以認(rèn)為電網(wǎng)電壓恒定。則通過(guò)DFIG的物理模型可得電壓的通用公式：

us=RsIs+jωψs

ur=RrIr+σLrdIrdt+jω2ψr

(6)

3 定子電壓矢量控制

在定子電壓恒定的情況下，忽略定子勵(lì)磁電流變化過(guò)程，忽略定子電阻Rs，可以推得功率公式：

p≈32LmLsusird

Q≈-32usω1Ls(us+ω1Lmirq)

(7)

式(7)表明，在定子電壓定向矢量控制下，忽略定子電阻，DFIG有功功率和無(wú)功功率近似地解耦了。

將式(4)的轉(zhuǎn)子磁鏈代入式(6)的dq改寫形式，可得：

urd=Rrird+σLrdirddt-ω2(Lrirq-Lmisq)

urq=Rrirq+σLrdirqdt-ω2(Lrird-Lmisd)

(8)

為了消除耦合項(xiàng)，引入前饋解耦：

urd=σLrdirddt

urq=σLrdirqdt

(9)

將式(9)作為PI控制器設(shè)計(jì)依據(jù)，得：

urd=σLrdirddt=σLdi*rddt+

krip(i*rd-ird)+krii∫(i*rd-ird)dt

urq=σLrdirqdt=σLdi*rqdt+

krip(i*rq-irq)+krii∫(i*rq-irq)dt

(10)

其中,ikrd、i*rq——轉(zhuǎn)子側(cè)變流器dq軸電流給定值；krip、krii——轉(zhuǎn)子側(cè)變流器電流環(huán)PI控制器比例積分系數(shù)。

將式(10)代入式(9)，得轉(zhuǎn)子側(cè)變流器輸出電壓給定值為：

u*rd=u′rd+Rrird-ω2(Lrirq-Lmisq)

u*rq=u′rq+Rrirq-ω2(Lrird-Lmisd)

(11)



即可得DFIG轉(zhuǎn)子側(cè)變流器定子電壓定向矢量控制框圖, 見(jiàn)圖3。圖3中，PLL為鎖相環(huán)，RSC為轉(zhuǎn)子側(cè)變流器。



圖3 轉(zhuǎn)子側(cè)變流器定子電壓定向矢量控制框圖

圖4 低壓穿越實(shí)驗(yàn)波形



4 系統(tǒng)仿真

為驗(yàn)證本文所提出的控制策略的有效性，本文在MATLAB/SIMULINK仿真軟件平臺(tái)上搭建了雙饋風(fēng)機(jī)并網(wǎng)的仿真模型。所用的參數(shù)如下：額定功率為6*1.5MW，定子繞組電阻為0.00706Ω，轉(zhuǎn)子繞組電阻為0.005Ω，定轉(zhuǎn)子互感為2.9Ω，極對(duì)數(shù)為3，直流母線電壓為1200V。

如圖4所示，電網(wǎng)電壓發(fā)生了80%的小幅對(duì)稱跌落情況。圖4中的波形由上至下分別為：轉(zhuǎn)子電壓、轉(zhuǎn)子電流、有功功率、無(wú)功功率以及直流母線電壓。

從波形可見(jiàn)，電壓跌落發(fā)生及恢復(fù)時(shí)的暫態(tài)沖擊電流較小，暫態(tài)過(guò)渡時(shí)間較短，直流母線電壓基本保持在穩(wěn)定工作區(qū)域內(nèi)，可以較好地幫助雙饋機(jī)組實(shí)現(xiàn)低電壓穿越功能，驗(yàn)證了本文低電壓穿越分析和控制策略的有效性。

5 結(jié) 論

當(dāng)雙饋式風(fēng)電機(jī)組接入電網(wǎng)后，承受最多的低壓考驗(yàn)是來(lái)自對(duì)稱條件下的電網(wǎng)電壓波動(dòng)。本文通過(guò)在轉(zhuǎn)子側(cè)變流器電流環(huán)中應(yīng)用PI控制器配合前饋補(bǔ)償項(xiàng)，進(jìn)一步提高低電壓穿越實(shí)現(xiàn)的效果?；诒疚乃峥刂撇呗?，提高雙饋式風(fēng)電機(jī)組對(duì)電網(wǎng)小波動(dòng)的自適應(yīng)能力，提高風(fēng)電供能的穩(wěn)定性與可靠性，并在成本上有所改善。而關(guān)于電網(wǎng)的非理想條件下的自適應(yīng)能力，需要進(jìn)一步開(kāi)展研究。

參考文獻(xiàn)

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