双馈风力发电机转子电流环控制研究

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双馈风力发电机定子电流的直接闭环控制

圣
。
现代驱动与控制
双馈风力发电机定子电流的直接闭环控制
曹仁廷
青岛大学（４３００６５）
ＤｉｒｅｃｔＣｌｏｓｅ－ｌｏｏｐＣｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅＳｔａｔｏｒＣｕｒｒｅｎｔｉｎＤｏｕｂｌｅ－・ｆｅｄＷｉｎｄＧｅｎｅｒａｔｏｒ
因此，远距离的电能传输是必不可少的环节，受
旋转到对应的ｄ、ｑ坐标下’ 使得５次和７次谐波分别在ｄ、ｑ轴上表现为直流量［１３］。通过ＰＩ对这些量
进行无静差的控制，然后将谐波环路计算的输出叠加到基波环路上，从而实现定子的谐波电流控
到中间环节容量限制，风场并网节点电网阻抗较
大幅降低机械寿命。
关键词：双馈风力发电
谐波控制技术
双馈变流器电网畸变
中图分类号：ＴＭ３０６文献标识码：Ａ
ＤＯＩ编码：１０．３９６９／］．１ｓｓｎ．１００６－２８０７－２ＯＩ７．Ｏ３．００４
大，连接 “ 较弱” 。在这种电网条件下’ 风机面对
电网谐波和不平衡的情况比普通电网要严重得
制。然而，这个方案对任意一次谐波都要进行旋转变换然后滤波，并且还要分ｄ、ｑ轴进行单独ＰＩ控制，对控制器资源消耗较大【川。
本文提出了＿一种基于谐振控制的定子电流直接闭环控制策略，这种控制策略结构简单且控制
ｃｏｎｖｅｒｔｏｒｈａｒｍｏｎｉｃｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｉｎｇｒｉｄｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

变速恒频双馈风力发电转子侧控制技术的研究

ｔｎｎｏｅｏｅｓｓｅａｄｄｅｅｉｌｉｔｔｂＳｌｋｔｅｓｌｉｓｌｈｗｔａ，ｔｅｆａｉｉｔｆｉｌｄｌｆｈｙｔｍｎｏｓｈｍｕａｏｗｉＭａｌ／ｉｉ，ｈｉａｏｒｕｔｓｏｔｈｓｌｙｏｏｔｔｓｔｎｈａｍｕｎｍｕｔｎｅｓｈｅｂｉ
的框架结构，进而对背靠背ＰＷＭ变流器的控制策略进行了研究。建立了转子侧变流器控制模型，设计了基于定子电压
定向（Ｖ）矢量控制的变速恒频双馈风力发电系统方案，用ＭａｌｂＳｍｕｉｋ构建系统模型并进行了仿真，真结果表Ｓ（）利ｔ／ｉｌａｎ仿
明控制策略和技术的可行性，系统实现了有功功率、无功功率的解耦控制和最大风能跟踪控制。最后，构建了一台１Ｗ１ｋ
实验机组，并进行了系统稳态实验研究，证了方案的可行性。验
关键词：变速恒频；双馈感应电机；靠背Ｐ背ＷＭ变流器；矢量控制中图分类号：Ｍ９Ｔ１文献标识码：Ａ
ｔｅｃｎｒｌｔａｅｙａｄｔｃｎｑｅｈｙｔｍｅｌｅｈｃｉｅｐｗｅ，ｒａｔｅｐｗｅｈｏｔｏｒｔｇｎｅｈｉｕ，ｔｅｓｓｅｒａｉｓｔｅａｔｖｏｒｅｃｉｏｒ＆ｃｕｌｇｃｎｒｌｎｘｍｕｓｚｖｏｐｉｏｔｏｄｍａｉｍｎａｗｉｄｐｗｅｒｃｉｇｃｎｒ１ｉａｌｎｏｒｔａｋｎｏｔｏ．Ｆｎｌｙ，ａｋｘｅｉｅｔｌｅｓｂｉ，ｏｉｈｔｅｓｅｄｘｅｉｅｔｌｅｅｒｈｉｏ — ｎ１Ｗｅｐｒｎａｔｉｕｌ１ｍｓｔｎｗｈｃｈｔａｙｅｐｒｎａｓａｃｃｎｍｒｓｄｃｅｕｔｄ。ｔｅｆａｉｉｔｆｔｅｓｈｍｅｉｒｖｄｈｅｓｂｌｙｏｈｃｅｐｏｅ．ｉＳＫｅｒｓｙｗｏｄ：ＶＳＣＦ；ＤＦＧ；ｂｃ－ｏｂｃＷＭｏｖｒｅ；ｖｃｏｏｔｏＩａｋｔ－ａｋＰｃｎｅｔｒｅｔｒｃｎｒｌ

双馈式风力发电机的轴电流分析及防范措施研究

双馈式风力发电机的轴电流分析及防范措施研究张黎峰摘要：双馈异步风力发电机是目前风力发电系统中广泛使用的机型之一。

它主要通过变流器对双馈发电机转子电流的控制，以达到与风电机组机械部分运行特性匹配、提高风能的利用效率及改善供电质量的目的，具有变流器容量小、体积小、成本低等优点。

本文通过对发电机组轴承早期损坏的原因、双馈式发电机组工作时产生轴电流的原因以及改善措施、双电平转子部分变流器产生高次谐波的原因以及改善措施进行了广泛讨论，提出了切实可行的工程实际措施，以期达到延长轴承寿命、减小轴承电流的目的。

关键词：风力发电机；双馈式；轴电流分析；措施1轴电流引起的轴承损坏原因分析1.1轴电流导致的烧蚀现象轴电流流过轴承会产生电化学腐蚀及电烧蚀作用，瞬间放电释放的热量会造成润滑脂成分变性、恶化并使轴承滚道上产生搓板纹形损伤，逐渐引起轴承失效。

这也是除因机械维护不当造成轴承损坏之外的另一类主要问题，即轴电流导致的轴承损坏。

大部分因机械维护不当造成的轴承失效现象都可以通过一定的维护手段和状态监控操作得以避免，而轴电流引起的轴承损害却不能采取类似的方法来消除。

1.2轴电流产生的主要原因轴电流产生的主要原因是变流器产生的共模及差模电压。

双馈式风力发电机的变流器有两台，一台设置于发电机的定子部分，一台设置于发电机的转子部分。

发电机的转子是三相绕组，通过三个滑环与变流器连接。

尖峰电压可以轻易地通过发电机转子绕组与轴之间的分布电容，使轴与地之间产生高电位，这是轴电压通过轴承的阻抗转为轴电流的一个主要原因。

1.在轴承滚动体及滚道间，电流与润滑油中的残酸及水分，形成电化学腐蚀。

由于滚动轴承的接触基本上是点接触，电流密度较大，这时，会产生局部较大强度的电化学腐蚀。

2.由于油膜是不导电的，即使润滑油中混有水分及残酸，电阻率仍然是较高的。

滚动轴承过渡润滑的结构导致形成的油膜不稳定，接触电阻随着轴转动忽大忽小，导致间歇放电，引起轴承滚道的电火花烧蚀。

探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制

探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制无刷双馈风力发电机是一种新型的风力发电机，其设计与控制技术对于提高风力发电机的效率和性能具有重要的意义。

本文将围绕无刷双馈风力发电机的设计原理、分析方法以及控制技术展开探讨，旨在提高读者对于这一新型风力发电技术的理解。

一、无刷双馈风力发电机的设计原理无刷双馈风力发电机是在传统的双馈风力发电机基础上进行了改进，其设计原理主要包括无刷化技术和双馈技术。

无刷化技术是指将传统双馈风力发电机中的差动转子绕组和励磁绕组由刷子式调速器改为电子式调速器，从而实现了发电机的无刷化运行，即无需使用碳刷和滑环，减少了摩擦损耗和维护成本，提高了发电机的可靠性和稳定性。

双馈技术是指在发电机的转子上设置一个差动绕组和一个励磁绕组，分别接通到转子外的两个变频器上，这样可以实现发电机的双馈运行，从而提高了发电机的自起动能力和低速区的发电效率。

无刷双馈风力发电机不仅具备了传统双馈风力发电机的优点，还具有了无刷化的优势，使得其在风力发电领域具有了更广阔的应用前景。

1. 发电机的结构设计无刷双馈风力发电机的结构设计主要包括转子结构、定子结构和冷却系统。

在转子结构设计上，需要考虑差动绕组和励磁绕组的布局，以及电子式调速器和转子温度的控制。

在定子结构设计上，需要考虑定子绕组的布局和传热系统，以及发电机的外部接线和绝缘系统。

在冷却系统设计上，需要考虑发电机在不同工况下的热特性，选择合适的冷却介质和冷却方式，以确保发电机在长时间运行中不会因发热而出现故障。

2. 发电机的电磁设计无刷双馈风力发电机的电磁设计是其设计的关键部分，主要包括磁场分析、电路设计和电磁计算。

在磁场分析中，需要通过有限元分析软件对发电机的磁场进行分析，以优化磁路设计和减小磁损。

在电路设计中，需要根据磁场分析结果设计差动绕组和励磁绕组的电路，以实现双馈运行和无刷化控制。

在电磁计算中，需要进行电磁场和热场的耦合计算，以验证发电机设计的合理性和可靠性。

双馈型风力发电变流器及控制研究_1

双馈型风力发电变流器及控制研究发布时间：2023-02-03T02:45:19.615Z 来源：《中国电业与能源》2022年第18期作者：骈志强[导读] 随着社会主义市场经济的逐步发展骈志强内蒙古华电锡林浩特新能源有限公司内蒙古锡林郭勒 011300摘要：随着社会主义市场经济的逐步发展，电能已广泛应用于社会生产及人民生活质量的提升。

为保证电网稳定性，电力企业必须在日常电能生产中引入各种发电技术。

其中，双馈型风力发电变流器大幅提高了风力发电效率，能节省发电资源的消耗，还能减少发电对环境的污染。

关键词：双馈型风力发电；变流器；控制变速恒频双馈风力发电机组以其能量转换效率高、良好的电能质量等特点，成为风电市场的主流机型。

双馈风力发电系统的控制一直是国内外研究的热点，其中双馈风电系统运行控制的核心是变流器的控制。

为充分发挥双馈系统两侧变流器的灵活性，保证电力系统的稳定性，避免传统矢量控制过分依赖电机参数的问题，本文详细分析了双馈型风力发电变流器及其控制。

一、双馈型风力发电变流器特点随着科技的发展，风力发电技术能取代传统的发电技术，节约不可再生资源。

为保证电力输送的稳定性，风力发电的转速不能随着外部环境的影响而不断变化，它需保持在一定的速度范围内。

因此，风力发电机包含变速恒频系统，变速恒频系统有许多类型，双馈感应变速恒频系统应用最广泛，且具有一定的经济性，双馈型发电机最重要的组成部分是绕组、转子绕组，绕组需与电网连接，发电机使用齿轮系统与风力机连接，转子绕组需使用双向变流器与电网连接，二者的结合能控制交流励磁及功率，达到变速及无功补偿的目的。

双馈型风力发电系统需要的电量较少，变流器发电机对转子测电源无太大要求，测电源容量为机组额定容量的40%即可正常运行。

双馈型风力发电变流器体积小、材质轻、柔韧性好，能来回双向转化直流电及交流电，由主电流系统、配电系统、控制系统组成。

变流器可减少并网冲击电流对电机及电网的不利影响，变流器是一种具有过流过压保护功能器件，所以可在高山上建造风力发电设备，以获得更多风源。

采用功率外环和转子电流内环控制的双馈

追踪的DFIG有功功率之间的关系[8]，实现控制
P
P
系统的有效设计。
变所产生的能量波动，避免机械传动机构承受
过大的应力，实现机电系统的柔性连接，改善
系统的功率因数等[5,6]。本文围绕变速恒频交
P
P
流励磁双馈风力发电系统的功率外环和转子
2.1 dq 坐标下的 DFIG 的矢量方程
同步旋转坐标系下矢量形式的 DFIG 定转子电压及磁链方程分别为：
的矢量控制方案。
2.2 DFIG 定子电压定向的矢量控制系统
定子磁链定向的矢量控制系统可以实现对 DFIG 的有功和无功的解耦控制，但必须观测定子磁链。为了降低系统的复杂性，本方案采用 DFIG 定子电压定向的矢量控制系统。
定子的电阻很小，可以忽略，稳态时
us = Rsis + pψ s + jω1ψ s ≈ jω1ψ s
运行时，us 为恒定的电网电压，其幅值、频率、相位皆不变，ψ s 也是稳定的。在此情况下，可将方程（6）降阶为方程（7）。
⎪⎧us ⎪⎩⎨ur
= =
Rsis Rrir
+ jω1ψ s
+ σLr
dir dt
+
jωsψ r
（7）
此式可以作为变速恒频风力发电 DFIG 矢
量控制依据，按照不同的矢量定向就得到不同
grid 三相电网
图 2 双馈异步风力发电系统框图
由上图可知，DFIG 的定、转子分别和三相电网和转子侧 converter 发生能量交换，
Ps 、 Pr 分别为定、转子吸收的能量， Pg 为向
电网发出的能量。按定子电压定向时，定子电流 is 可以四象限运行，定子侧可以吸收或发出有功或无功功率。

双馈风力发电机组转子侧变换器滞环矢量控制技术的研究

维普资讯
防爆电机
（ＸＬＳＯＥＰＯＩＮ— ＲＯＬＣＲＣＭＡＨＮＰＯＦＥＥＴＩＣＩＥ）
第
期）
双馈风力发电机组转子侧变换器滞环矢量控制技术的研究
王京锋，徐园
台，仿真研究并验证了该控制方案的正确性和有效性。关键词变速恒频风力发电；定子磁链定向矢量控制；解耦控制；电流滞环控制
中图分类号Ｔ０．文献标识码Ａ文章编号１０－２１２０）４０２－５Ｍ３１２０８７８（０８０．８００
ＳｕｙｏｈｓｅｅｉｃｏｎｒｌＴｅｈｏｏｙｆｒｔｅＲｏｏ－ｉｅｔｄｎｔｅＨｙｔｒｔＶｅｔｒＣｏｔｏｃｎｌｇｏｈｔｒＳｄｃＣｏｖｒｅｆＤｏｂｙＦｅｉｄＧｅｅａｏｉｇＪｎｆｎｎｕＹａｎｉ￣ｅｇａｄＸｕｎ
．
Ａｂｔａｔｎｌｘｉｔｎｃｎｒｌｏａｉｂｅｓｅｄｃｎｔｎ－ｅｕｎｙｄｕｌ－ｄｓｒｃｅＡＣｅｃｔｉｏｔｆｒｌ— ｐｅｏｓａｔｆｑｅｃｏｂｙｆａｏｏｖａｒｅｗｉｄｅｅｇｅｅａｉｎｓｓｍｃｉｖｄｂＷＭｏｖｒｒｉｏｏｉｅＯｔｅｒｓａｃｎｎｒｙｇｎｒｔｙｔｉａｈｅｅｙＰｏｅｓｃｎｅｔｒｔｒｄ。ＳｈｅｅｒｈｅｎｓｏｏｔｌｔｔｇＷＭｏｖｒｒｉｏｏｉｅｉｌｓｌｉｋｄｗｔｅｏｅａｏｄｎｃｎｒｒｅｏＰｏｓａｙｆｃｎｅｅｎｒｔｒｓｄｓｃｏｅｙｌｅｈｔｐｒｔｎａｔｎｉｈｉｎｃｎｒｌｏｅｗｏｅｗｎｎｒｙｇｎｒｔｎｓｓｍ．Ｔｅｃｎｅｔｎｌｃｎｒｌｍｅｏｓａｅｏｔｏｆｔｈｌｄｅｅｇｅｅａｉｙｔｈｉｏｅｈｏｖｎｉａｏｔｏｔｄｌｏｈｖｒｏｌａｅａｄｔｅｄｎｍｃｒｓｏｄｐｒｏｍａｃｓｃｍｍｏ．Ｉｉｐｐｒｈｅｓ－ｅｙｃｍｐｉｔｙａｉｐｎｅｆｒｎｅｉｏｃｎｈｅｎｎｔｓａｅ。ｔｔｈａｔｒｆｘｏｉｎａｏｅｔｒｃｎｒｌｔｃｎｌｇｓａｐｅ．Ｍｅｗｉｏｕｒｔｔｎｖｃｏｏｔｅｈｏｏｉｐｌｄｌｅｉｏｙｉｎａｈｌｈｓｅｅｃｃｒｅｔｅ。ｙｔｒｔｕｒｎｉｃｎｒｌｉｕｅｄａｎｗｏｏｘｉｔｎｃｎｒｌｓａｅｓｅｔｂｓｅｏｔｏｓｓｄａｅｒｔｒｅｃｔｉｏｔｏｔｔｇｉｓｌｈｄ－ＳｅｃｎｒｌｎａｏｒｙａｉＯｔｏｔｈｏｐｏｅｓｉｉｌｅｄｄａｃｒｓｏｄｐｒｒａｃｓｉｒｖｄＴｌｏｔｌｓｈｍｅｒｃｓｓｓｍｐｉｄａｙｍｉｅｐｎｅｏｎｅｉｍｐｏｅ．ｌｓｃｎｒｃｅｉｆｎｎｆｍｉｏｉｖｒｅｏｒｃｙａｄｅｅｔｅｙｂｉｌｔｎｓｄｎＰＣ／Ｍｌｔｒ．ｓｅｉｄｃｒｔｆｃｖｌｙｓｆｉｅｌｎｉｍｕａｉｔｙｉＳＡＤＥＩｏｕＤＣｐａｏｆｍＫｅｒｓＶｒｌ－ｐｅｏｓｎｒｑｅｃｎｎｒｅｅａｏ；ｓｔｒｆｘｙｗｏｄａｉｅｓｅｄｃｎｔｔｆｕｎｙｗｄｅｅｇｇｎｒｔｎｔｏｕｂａａｅｉｙｉａｌｌｋｇｒｅｔｔｎｖｃｏｏｔｌｅｏｐｅｏｔｏ。ｈｓｅｅｃｃｒｅｔｃｎｒｌｉａｅｏｎｉｅｔｒｃｎｒ；ｄｃｕｌｄｃｎｌｙｔｒｔｕｒｎｏｔｎｉａｏｏｒｉｏ

双馈风力发电控制技术的分析与研究

双馈风力发电控制技术的分析与研究【摘要】我国是世界上风能资源储量最高的国家，同时也是世界上较早开发利用风能资源的国家，但是风电控制技术与国外先进水平间还存在较大的差异，大部分核心控制器件仍然是从国外进口，这极大地制约了我国风电事业的发展。

基于此，本文笔者在对双馈风力发电原理进行阐述的基础上，深入探讨了双馈风力发电的控制技术。

【关键词】双馈风力发电控制技术矢量控制空载牵入电网发电机运行统计显示，如果风能资源开发利用率达到60%，仅风力发电一项就能满足我国目前全部的电力需求。

但我国风力发电仍然处于初级阶段，核心技术多是从国外买进，风机控制技术远远落后于世界发达水平，因此这就要求我们从风力发电的基础理论出发，对双馈风力发电控制技术进行研究，从而研发出适合我国环境的具有自主知识产权的产品。

1 双馈风力发电机的原理双馈风力发电机的定子绕组直接和电网连接，转子绕组通过双PWM变流器和电网相连接，其定子和转子都能够输入或输出能量。

双馈风力发电机的定子电压和频率为固定值，而转子电压频率则由双PWM变流器控制。

双馈风力发电机的功率是可以双向流动的，其运行方式主要包括如下三种：（1）当发电机转差率0时，发电机处于亚同步速状态，此时转轴上的机械功率小于定子侧的电磁功率，电网必须通过变流器给转子侧提供能量，使其与转轴上的机械功率的和等于定子侧的电磁功率，能量通过定子侧馈送给电网。

2 双馈风力发电机牵入电网的方式相较于直流励磁同步发电机和异步发电机，双馈风力发电机的并网过程存在特殊之处。

当采用交流励磁之后，能够根据电网电压和发电机的转速调节励磁电流，还能把输出的电压运行调整使其达到并网要求，这样就实现了变速条件下的牵入电网。

双馈风力发电机牵入电网的方式主要有以下几种：（1）空载牵入电网方式。

并网前，双馈风力发电机空载，即在定子侧不带负载，调节双馈风力发电机定子电压，使其与电网电压在幅值、频率和相位上保持一致。

此种控制策略实现简单且原理清晰，是一种理想的控制方案。

双馈风力发电系统控制技术研究

双馈风力发电系统控制技术研究摘要：近年来，伴随社会各界对可再生能源重视程度的不断加深，并以此为契机，大力发展以风力发电为代表的新能源发电技术，风电场规模不断扩大，国家对风电机组的并网运行也提出了更高的要求。

双馈型风力发电系统以其独有的的优越性成为了新时期发电领域研究的热点，虽然在技术上双馈型风力发电系统是具有较大优势的，但在实际应用过程中依然存在故障问题，易造成双馈型风电机组短路。

基于此，本文将首先分析双馈型风力发电系统的特点，再对双馈型风电机组短路电流的特性进行分析，旨在探讨双馈风力发电系统控制技术，以有效推动风力发电产业发展。

关键词：双馈发电机；风力发电；控制技术在能源资源短缺以及环境污染严峻的双重压力下，使人类认识到开发可再生新能源是实现可持续发展的必由之路。

目前，人们认识到的除水电以外的可再生新能源中，风力发电技术是当前新能源发电中最具潜力、技术最成熟和最具备开发规模的发电方式之一，风力发电技术越来越得到社会各界的广泛重视。

双馈型风力发电机作为风力发电系统的翘楚，具有灵活的的有功和无功功率调节能力，此文章主要针对双馈型风力发电系统控制技术进行深入研究。

1.双馈型风力发电系统的特点常规的同步发电机一般采用直流励磁方式，二异步发电机无励磁绕组，其激磁一般是通过定子取自电网，普通异步风电机组的转子绕组主要通过外接电阻闭合或直接短接，一般为三相对称绕组。

与同步发电机相比，没有单独的励磁绕组，当机端三相短路后机端电压降低至接近于零，电机由于无外加励磁，定子电流将逐渐衰弱，稳态路电流最终将衰竭至零。

伴随信息技术的不断发展，人们在不断找新途径解决电力系统稳定的方法的时候，提出了采用交流励磁发电代替常规同步发电机的设想，并且很快将该设想付诸实践，也就是后来的双馈型风力发电机。

双馈型发电机是在同步发电机和异步发电机的基础上发展而来的，是一种新型的发电机，该发电机从定子侧角度看，交流励磁发电与同步发电机的直流励磁在电机气隙中形成的同步磁场的旋转方式是一致的；但是从能量流动的角度来看，交流励磁发电机与直流励磁发电机相比，其可调量有三个：（1）励磁电流幅值（2）频率（3）相位。

双馈风力发电转子侧控制技术的研究

； ±ｒｆபைடு நூலகம் （）１
式中为定子电流频率；为转子转速；ｐ为电机极
对数为转子电流频率。当ｎｎ时，＜。处于亚同步运行状态，此时变流器向ＤＩＦＧ转子提供交流励磁，
定子发出电能给电网，１中取正号；ｎｎ式（）当＞。
定子电压定向（ｖ）量控制的变速恒频双馈风力发电系统方案，系统模型并进行了仿真，ｓｏ矢构建仿真结果表明控制策略和技术的可行性，系统实现了有功功率、无功功率的解耦控制和最大风能跟踪控制。
关键词：变速恒频；双馈感应发电机；背靠背ＰＷＭ变流器；矢量控制
ｓ叮＝Ｒ卵＋Ｄｉ
（）３
＝Ｒｉ＋Ｄ耐一Ｏ
＝
ｒｑ
Ｒ唧＋ＤＷ＋ｉ
转矩方程：
＝Ｌ（，一。）ｐｉｉｄｑ运动方程：
＝＋
（）４
置分为网侧变流器和转子侧变流器（也称机侧变流
器）如图１所示。本系统网侧变流器采用无电网，
ｗｎｏｅｅｅａｏａｅｎｔｅｓｔｏａｅｏｉｎｔｎＳＯｖｃｒｏｔｌａｅｉｅ．ｉｕａｏｏｅｏｅｉｐｗｒｎｒｔｎｂｓｄｏｔｏｖｌｇｒｔｉ（Ｖ）ｅｔｎｏｗｓｓｎｄＡｓｌｉｍｄｌｆｈｄｇｉｈａｒｔｅａｏｏｃｒｄｇｍｔｎｔ
恒频控制，这就是交流励磁双馈风力发电机变速恒
频运行的基本原理。
因此，同步旋转幽坐标系下的磁链方程、电压

双馈风力发电机控制策略的研究

矢量控制与最大风能捕获控制策略的结合
矢量控制与最大风能捕获结合
将矢量控制和最大风能捕获控制策略结合起来，综合优化系统的动态性能和稳态性能。
智能控制策略
采用神经网络、模糊逻辑等智能控制策略，实现对复杂非线性系统的自适应和优化控制。
04
双馈风力发电机实验系统的设计与实现
实验系统组成与参数设计
系统组成
对不同的控制策略进行了对比和分析，包括PID控制、滑模控制、最优控制等。
对双馈风。
研究工作展望
针对双馈风力发电机在实际应用中存在的问题，提出更加实用、可靠、高效的控制策略。
对双馈风力发电机的控制策略进行更加深入的理论分析和实验验证，以提高其性能和稳定性。
最佳叶尖速比控制
通过调节叶片的旋转速度，使叶片的叶尖线速度与来流风速保持最佳比例，以实现最大风能捕获。
变速恒频控制策略
变速恒频控制
通过调节风力发电机组的转速，跟踪最佳叶尖速比，实现风能的最大化利用，同时保证电力系统的频率稳定。
变桨距控制
通过调节叶片的桨距角，控制风能转化成机械能的效率，以适应不同的风速和负荷条件。
风轮机将风能转化为机械能，通过齿轮箱将机械能传递到发电机，发电机产生交流电，再通过电力电子变换器变换为直流电输出。
双馈风力发电系统的数学模型
• 双馈风力发电系统的数学模型包括机械系统、电磁系统和控制系统的模型，其中机械系统模型主要包括风轮机模型、齿轮箱模型和发电机模型；电磁系统模型主要包括三相交流电系统模型和直流电系统模型；控制系统模型主要包括矢量控制、直接功率控制等。
双馈风力发电机控制策略的研究
目录
• 绪论 • 双馈风力发电系统的基本原理 • 双馈风力发电系统的控制策略 • 双馈风力发电机实验系统的设计与实现 • 双馈风力发电机组的控制策略优化 • 结论与展望

双馈感应风力发电机组的控制研究

双馈感应风力发电机组的控制研究一、本文概述随着全球对可再生能源的需求不断增长，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，已经在全球范围内得到了广泛的关注和应用。

双馈感应风力发电机组作为一种高效、可靠的风力发电设备，在风力发电领域具有重要的地位。

本文旨在深入探讨双馈感应风力发电机组的控制技术，包括其运行原理、控制策略以及在实际应用中的挑战和解决方案。

本文首先介绍了双馈感应风力发电机组的基本结构和运行原理，为后续的控制技术研究奠定基础。

随后，文章重点分析了双馈感应风力发电机组的控制策略，包括最大功率点跟踪控制、电网接入控制、有功和无功功率解耦控制等。

这些控制策略对于提高发电机组的运行效率、稳定性和可靠性具有重要意义。

本文还讨论了双馈感应风力发电机组在实际应用中面临的挑战，如电网电压波动、风速变化等，并提出了相应的解决方案。

这些解决方案旨在提高发电机组对各种环境条件的适应能力，从而确保其在复杂多变的风力发电环境中稳定运行。

本文总结了双馈感应风力发电机组控制技术的研究现状和发展趋势，为未来的研究提供了参考和借鉴。

通过本文的研究，可以为双馈感应风力发电机组的优化设计和运行控制提供理论支持和技术指导，推动风力发电技术的进一步发展和应用。

二、双馈感应风力发电机组的基本原理与结构双馈感应风力发电机组（DFIG）是一种高效且广泛应用的风力发电技术。

其基本原理和结构特点决定了它在风力发电领域中的重要地位。

基本原理：双馈感应风力发电机组的运行基于电磁感应和电机学的基本原理。

当风力驱动风轮旋转时，风轮的机械能转换为发电机转子的动能。

转子的旋转在发电机内部产生旋转磁场，从而感应出电动势，并在定子侧产生电能。

与常规感应发电机不同，双馈感应发电机的定子侧和转子侧都接入电网，使得发电机可以在不同的风速下保持最优的运行状态。

结构特点：双馈感应风力发电机组主要由风轮、齿轮箱、发电机、控制系统等部分组成。

风轮是捕获风能的部件，通常由多个风叶组成，风叶的形状和数量根据具体的设计要求而定。

双馈风力发电机控制策略的研究

06
双馈风力发电机控制策略的比较与选择
控制策略的比较方法
01
基于性能指标的比较
比较不同控制策略在静态和动态性能方面的表现，如稳定性、鲁棒性
、响应速度等。
02
基于原理的比较
分析不同控制策略的原理和实现方法，比较其优缺点和适用范围。
03
基于仿真和实验的比较
通过仿真和实验平台，对不同控制策略进行比较，观察其在实际环境
数学方程
双馈风力发电机的数学方程包括电压方程、电流方程、磁链方程等。通过这些方程可以描述发电机的动态行为。
双馈风力发电机的控制策略
矢量控制
通过矢量控制，实现有功功率和无功功率的解耦控制。
最大风能捕获
通过优化控制策略，实现最大风能捕获。
并网控制
在并网过程中，需要采取合适的控制策略，保证并网的稳定性。
02
双馈风力发电机概述
双馈风力发电机的结构与工作原理
结构
双馈风力发电机主要由风轮机、齿轮箱、发电机和变流器等组成。
工作原理
双馈风力发电机通过风轮机捕捉风能，通过齿轮箱将风能传递到发电机。发电机产生的电能经过变流器变换后，可向电网输送电能。
双馈风力发电机的数学模型
坐标变换
双馈风力发电机常采用dq0坐标变换，将三相变量转换为直交变量。
矢量控制策略在双馈风力发电机中的应用
矢量控制在双馈风力发电机中的应用
矢量控制策略在双馈风力发电机中得到了广泛的应用，它可以提高发电机的效率、稳定性和可靠性。通过控制直轴和交轴电流的幅值和相位，可以控制发电机的转速和转矩，从而实现最大风能捕获和稳定的电力输出。
矢量控制策略在双馈风力发电机中的具体应用
最优控制策略在双馈风力发电机中的应用

双馈风力发电机控制策略的研究

提高风能利用率
通过控制策略，可以提高双馈风力发电机的风能利用率，从而增加发电量。
增强电网稳定性
有效的控制策略可以增强双馈风力发电机接入电网的稳定性，减少对电网的影响。
应对极端天气和故障
在极端天气或故障情况下，控制策略可以帮助双馈风力发电机快速响应，保障电网的稳定运行。
03
双馈风力发电机控制策略的研究现状
02
双馈风力发电机控制策略的必要性
风能的不稳定性
风速的随机性和间歇性
风能是一种自然能源，其风速的变化是不确定的，具有随机性和间歇性，这给风力发电带来了挑战。
风能转换的不稳定性
由于风速的不稳定性，风能转换为电能的过程也会受到影响，导致发电量的不稳定。
对电网的影响
不稳定的风能发电可能对电网的稳定运行产生影响，因此需要有效的控制策略来应对。
电网故障的应对策略
要点一
总结词
电网故障是双馈风力发电机控制策略中面临的重要挑战之一，需要采取有效的应对策略来保障风力发电系统的稳定运行。
要点二
详细描述
在电网故障发生时，双馈风力发电机应快速响应，通过控制策பைடு நூலகம்实现有功和无功功率的快速调节，以保持电网的稳定。常见的应对策略包括采用基于矢量控制的功率解耦控制、优化算法和滑模变结构控制等。这些策略能够提高双馈风力发电机的抗干扰能力和稳定性，确保在电网故障时仍能保持发电机的正常运行。
分布式控制策略
总结词
分布式控制策略是将双馈风力发电机组划分为若干个独立的子系统，对每个子系统分别进行独立控制的方法。
详细描述
分布式控制策略能够降低系统复杂性和耦合度，提高系统的可靠性和稳定性。在面对复杂多变的天气和风况时，分布式控制策略能够更好地适应变化，优化整体发电性能。

双馈式风力发电机控制策略探究

双馈式风力发电机控制策略探究摘要：现代社会经济快速发展的同时，能源危机日益加剧，在可持续发展理念下，新型可再生能源受到全社会的高度重视。

近年来风电并入网技术不断完善，双馈式风力发电系统的应用也更为广泛，为维护电网运行安全性与可靠性，本文主要探讨双馈式风力发电机控制策略，仅供相关人员参考。

关键词：双馈式；风力发电机；控制策略引言风力发电机是电力运行过程的重要设备，在机械功的作用下，促进转子旋转，此时风能转换为机械功，最终交流电得以输出。

风力发电机的叶旋转轴主要包含两种类型，其一是水平轴，其二是垂直轴，其中水平轴的运行效率更高。

风力发电机的叶片数目有所不同，因而将其分为单叶式、双叶式、三叶式及多叶式，其中三叶式风力发电机的应用较为广泛。

1双馈式风力发电机系统的运行原理双馈式风力发电机的优点在于，具有良好的气动效率，实际运行过程中所形成的机械应力相对较小，且功率波动较小，在功率变化的过程中所消耗的设备成本较低，因而双馈式风力发电机具有良好的经济性。

但双馈式风力发电机也存在一定不足，其电机滑环以及齿轮箱等都属于比较特殊的设备，在实际运行过程中对维护的要求较高。

双馈式风力发电机属于一种交流励磁电机，就气隙磁场转速来看，是由转子转速以及转子励磁电流频率共同达到的，通过转子励磁器对电气进行调节，转子转速区域稳定，与同步电机转子转速相比，在其上下一定转速范围之内，而转子绕组则等效存在两个可控励磁绕组。

就电机设计来看，双馈式风力发电机通过变流器驱动来实现转子绝缘，系统参数匹配的过程中需充分考虑与双馈变流器的参数匹配，包括互感参数、漏感参数等。

就双馈风力发电机系统的运行情况来看，其风能转化主要是依靠发电机来实现的，从某种程度上来说，发电机与绕组式异步电机存在某种相似性，新型双馈风力发电系统如图1所示。

图1 新型双馈风力发电系统框图就双馈式风力发电机系统的组成情况来看，变流器处于转子电路中，一般通过转差的处理来满足额定功率处理需求，不仅可以达到额定功率处理时效，还能够在一定程度上控制变流器损耗，从而全面提高双馈式风力发电机系统运行效率。

大型双馈风力发电机组并网转子励磁控制技术研究的开题报告

大型双馈风力发电机组并网转子励磁控制技术研究的开题报告一、研究背景及意义风力发电作为一种清洁、可再生、低碳的能源，受到了越来越多的关注和支持。

目前，全球风力发电已经成为最主要的可再生能源之一，并且呈现出快速增长的趋势。

与此同时，随着风电技术不断发展和完善，风力发电的可靠性、发电效率、并网稳定性等方面也得到了显著的提高。

在大型风力发电机组中，由于发电机及转子体积庞大、惯量较大，转子在变速运行时可能会因为转矩波动等原因导致系统震荡，从而影响发电机组的安全稳定运行。

因此，在风力发电机组并网运行中，怎样有效地控制转子的励磁系统，降低系统震荡对发电系统的影响，成为了当前风力发电技术研究和应用中的重要问题。

二、研究内容本文将研究大型双馈风力发电机组并网转子励磁控制技术，具体研究内容包括：1. 大型双馈风力发电机组并网运行原理及控制策略研究：介绍大型双馈风力发电机组的工作原理、结构组成和运行特点，分析影响风力发电机组运行的主要因素，提出相应的转子励磁控制策略。

2. 风电机组转子励磁控制技术研究：研究转子励磁控制系统的基本原理，探索转子励磁控制系统在风电机组中的应用，采用模型预测控制和自适应控制等策略，提高转子励磁控制系统的响应速度和稳定性。

3. 大型双馈风力发电机组振荡抑制技术研究：通过分析风电机组的振荡原因，提出相应的振荡抑制策略，并开发相应的振荡抑制控制算法，以降低系统振荡对风电机组运行的影响。

三、研究方法本文将采用数学模型建立和仿真、实验数据分析等方法，研究大型双馈风力发电机组并网转子励磁控制技术。

具体方法包括：1. 建立大型双馈风力发电机组的数学模型，仿真发电机组在不同风速下的运行情况，分析转子励磁控制系统的响应速度和稳定性，优化控制算法。

2. 设计实验平台，获取实验数据，通过数据分析和处理，评估上述转子励磁控制的效果。

3. 基于仿真和实验结果，进一步完善风力发电机组并网转子励磁控制技术，提高系统的运行稳定性和效率。

双馈风力发电机组转子励磁控制的实验研究的开题报告

双馈风力发电机组转子励磁控制的实验研究的开题报告一、选题背景随着近年来风力发电技术的飞速发展，双馈风力发电机组因其具有高效节能、环保等优点，已经成为风电行业的主力设备之一。

目前，双馈风力发电机组在风电领域中的应用越来越广泛，单台风电机组发电量已达数兆瓦以上。

但是，在运行中发现，双馈风力发电机组的转子励磁控制系统对风电机组的性能和稳定性有着至关重要的影响。

因此，研究双馈风力发电机组转子励磁控制系统具有重要的意义。

二、研究内容及目的本文拟从实验研究的角度出发，研究双馈风力发电机组转子励磁控制系统的相关系统参数，并对其进行实验验证。

具体内容包括：1. 建立双馈风力发电机组转子励磁控制系统的数学模型，并对其进行分析。

2. 设计转子励磁控制系统的控制策略，研究控制参数对系统性能的影响。

3. 利用MATLAB/Simulink软件对所设计的控制系统进行仿真，验证其性能和稳定性，并根据仿真结果进行系统参数的优化。

4. 基于对转子励磁控制系统的仿真、优化，进行实验验证，对实际控制系统进行测试和分析。

通过上述研究，本文旨在优化双馈风力发电机组转子励磁控制系统的性能，提高风电机组的发电效率和稳定性，促进我国风电产业的发展。

三、研究方法和技术路线本研究采用数学模型建立、控制策略设计、MATLAB/Simulink仿真和实验验证等多种研究方法。

具体技术路线如下：1. 研究现有的双馈风力发电机组转子励磁控制系统，并对其进行分析。

2. 建立双馈风力发电机组转子励磁控制系统的数学模型，并进行数学分析。

3. 设计转子励磁控制系统的控制策略，研究控制参数对系统性能的影响。

4. 利用MATLAB/Simulink软件对所设计的控制系统进行仿真，验证其性能和稳定性，并根据仿真结果进行系统参数的优化。

5. 在实验室搭建双馈风力发电机组转子励磁控制系统的实验平台，并进行实验验证。

根据实验结果对系统参数进行调整和优化。

6. 分析实验数据和仿真数据，对研究结果进行总结和分析，并得出结论。