无刷双馈风力发电机的最大风能追踪控制策略
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Ａ ： —ｅ ／ ｌ
—
图 １ 叶尖速 比与风 能转化系数关系 曲线
设 定 一 种 风速 ｓ然后 根 据 不 同 的转 速计 算 出 与 ， 之 对应 的 叶尖 速 比 。按 照 图 １查 出相 应 的风 能转 化 系数 ， 代入式 （ ） ３ 中即可得 到 对应 风 速 ｓ风机 的输 出 ， 功 率 和机械 角速 度 的关 系 曲线 。设 定不 同的风速 ， 重 复 计算 可 以得 到风 机在 不 同风 速 下 输 出 的机 械功 率
楦 测 与 控 制
・
机 械风 力发 电机 的最 大 风 能 追踪 控 制 策 略
李 王辉 ， 白钢 华
（ 壁职业技 术学院 ， 鹤 河南 鹤壁 ４８ ３ ） ５００
摘
要 ： 于无刷双馈风 力发 电机 （ Ｄ Ｍ） 基 Ｂ Ｆ 特殊 的结构特点和 工作原理 ， 从转子参考轴 ｄ—ｑ 型 出发 ， 建 Ｂ Ｆ 模 构 Ｄ Ｍ在 同步参考 系下的数 学模 型。通过对控制绕组进行 交流励磁 ， 变速恒频无刷双馈发 电机 的有功和无功解耦控 对
当桨 叶节距 角 为 固定值 时 ， 可得 风能 转换 系数 与 叶尖 速 比的关 系 曲线 ， 图 ｌ所示 。 如
保 持最 佳 叶尖速 比 ， 获 得最 大风 能 ； 速 较高 时 ， 来 风 可
以利用风轮转速的变化 ， 储存或释放部分 能量 ， 使功 率输 出保 持平 稳 。通 过 调 节 发 电机 的 转 速 来调 节 有 功 功率输 出 ， 使风 机 运 行 在 最佳 叶尖 速 比 的状 态 下 ， 从 而捕 获最 大风 能实 现高 效率 发 电 。
制， 最终 实现 最大风能的有效捕 捉 。
关键 词 ： 交流励磁 ； 刷双馈 电机 ； 无 风力发 电机 ； 矢量解耦控 制 ； 大风 能捕捉 最
中图分类号 ： ３ Ⅸ８
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０６—４ １ （ ０ ０ ｏ 一 １７—０ １０ ４４ ２１） ｉ ００ ３
Ｍ ａ ｉ ａ ｎ ｎ ｒ ｙ ｔａ ｉ ｇ ｃ ｎ ｒ ｌ ｏ ｒ ｓ ｌｓ ｏ ｂｙ —ｆ ｄ ｍ ａ ｈ ｎ ｎ ｏ ｒｇ ｎ ｒ ｔ ｎ ｘｍ ｌｗｉ ｄ ｅ ｅ ｇ ｒ ｃｎ ｏ ｔｏ ｒｂ ｕ ｈ ｅｓｄ ｕ ｌ － ｅ ｃ ｉ ｅ ｗ ｄ ｐ ｗｅ ｅ ｅ ａｉ ｆ ｉ ｏ
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ＬｉＷ ａ ｎｇ—ｈ ｉ ｕ ，Ｂａ ｎ ｉＧａ ｇ—ｈｕ ａ
（ ｅｉ ｏｅｅｏ ｏａｉｎａｄｔ ｈｏ ｇ ， ｔｂ ｔ ｎ ｎ ４ ８３ Ｃ ｉ ） Ｈ ｂ ｃｌｇ ｃｔ ｎ ｃｎｌ ｙ ｔ ｉｔ ａ ５ ００， ｈｎ ｌ ｆｖ ｏ ｅ ｏ ｅ ｅ ａ
Ａ ｓｒｃ： ａｅ ｎｔｅｓｅｉｌ ｔ ｃ ｒ ｅｔ ｅ ｎ ｐ ｒｔｎ ｐｉｃ ｌ ｏ ｒｓｌ ｓｄ ｕｌ ｆｄｍ ｃｉｅ （ Ｄ Ｍ ） ｈ ｂ ｔ ｔ Ｂ ｓｄｏ ｐ ｃ ｒ ｔ ａ ｆａ ｒｓａｄｏｅａ ｏ ｒ ｉ ｅ ｆ ｕｈｅ ｏｂｙ— ｅ ａｈｎ Ｂ Ｆ ，ｔｅ ａ ｈ ａ ｓｕ ｕ ｌ ｕ ｉ ｎ ｐ ｂ ｓ
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ｍａ ｉ ａ ｎ ｎ ｒ ｙ ｃ ｐ ｕ ｅ ｘｍ ｌ ｗ ｄ ｅ ｅ ｇ ａ ｔｒ ｉ
１ 引 言
目前 ， 无刷 双馈 变速 恒频 风力 发 电系统 深 受业 界 的欢迎 。与传统 的恒 速 、 频 风 力发 电 系统 相 比 ， 恒 风 力发 电系统 有许 多 优 点 ： 速 较 低 时 ， 够 在 运行 中 风 能
ｔ ａ ｅ Ｒ ｃ ｐ ｕ ｅ ｍａ ｉ ｌｗ ｎ ｎ ｒ ｓ ｃ ｍｅ ｔｕ ． ｈ ｔ ａ ａ ｔ ｒ ｘ ｍａ ｄ ｅ ｅ ｇ ｉ ｏ ｅ ｉ ｙ ｒ
Ｋ ｙｗ ｒｓ Ｃ ｅｃａｉ ；ｂｕｈｅｓｄｕ ｌ ｅｄｍａｈｎ （ Ｄ Ｍ） ｉｎ ｏ ｅ ｅｅａｏ ；ｖｃ ｒｄｃｕ ｌ ｇｃｎｒ ； ｅ ｏｄ ：Ａ ｘｉ ｔ ｎ ｒｓｌｓ ｏｂｙ—ｆ ｃ ｉ Ｂ Ｆ ；ｗ ｄ ｐｗ ｒｇｎ ｒｔｎ ｅｔ ｅｏ ｐ ｎ ｏｔ ｌ ｔｏ ｅ ｉ ｏ ｉ ｏ
２ 风机最大风 能捕 捉原 理
风 能转化 为机 械 能 由风机 的桨 叶完成 ， 提供 转 并 矩驱 动机 械负 载 。风机 的静 态特 性 由叶尖 速 比 人， 风 能转 化 系数 ｃ （ ／）风 机 转 矩 系 Ｃ （ ／） 风 机 转 。Ａ， ， ３ Ａ， ， ３
矩 ， 轮捕获 功率 Ｐ表示 ， 下所示 ： 风 如
—
图 １ 叶尖速 比与风 能转化系数关系 曲线
设 定 一 种 风速 ｓ然后 根 据 不 同 的转 速计 算 出 与 ， 之 对应 的 叶尖 速 比 。按 照 图 １查 出相 应 的风 能转 化 系数 ， 代入式 （ ） ３ 中即可得 到 对应 风 速 ｓ风机 的输 出 ， 功 率 和机械 角速 度 的关 系 曲线 。设 定不 同的风速 ， 重 复 计算 可 以得 到风 机在 不 同风 速 下 输 出 的机 械功 率
楦 测 与 控 制
・
机 械风 力发 电机 的最 大 风 能 追踪 控 制 策 略
李 王辉 ， 白钢 华
（ 壁职业技 术学院 ， 鹤 河南 鹤壁 ４８ ３ ） ５００
摘
要 ： 于无刷双馈风 力发 电机 （ Ｄ Ｍ） 基 Ｂ Ｆ 特殊 的结构特点和 工作原理 ， 从转子参考轴 ｄ—ｑ 型 出发 ， 建 Ｂ Ｆ 模 构 Ｄ Ｍ在 同步参考 系下的数 学模 型。通过对控制绕组进行 交流励磁 ， 变速恒频无刷双馈发 电机 的有功和无功解耦控 对
当桨 叶节距 角 为 固定值 时 ， 可得 风能 转换 系数 与 叶尖 速 比的关 系 曲线 ， 图 ｌ所示 。 如
保 持最 佳 叶尖速 比 ， 获 得最 大风 能 ； 速 较高 时 ， 来 风 可
以利用风轮转速的变化 ， 储存或释放部分 能量 ， 使功 率输 出保 持平 稳 。通 过 调 节 发 电机 的 转 速 来调 节 有 功 功率输 出 ， 使风 机 运 行 在 最佳 叶尖 速 比 的状 态 下 ， 从 而捕 获最 大风 能实 现高 效率 发 电 。
制， 最终 实现 最大风能的有效捕 捉 。
关键 词 ： 交流励磁 ； 刷双馈 电机 ； 无 风力发 电机 ； 矢量解耦控 制 ； 大风 能捕捉 最
中图分类号 ： ３ Ⅸ８
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０６—４ １ （ ０ ０ ｏ 一 １７—０ １０ ４４ ２１） ｉ ００ ３
Ｍ ａ ｉ ａ ｎ ｎ ｒ ｙ ｔａ ｉ ｇ ｃ ｎ ｒ ｌ ｏ ｒ ｓ ｌｓ ｏ ｂｙ —ｆ ｄ ｍ ａ ｈ ｎ ｎ ｏ ｒｇ ｎ ｒ ｔ ｎ ｘｍ ｌｗｉ ｄ ｅ ｅ ｇ ｒ ｃｎ ｏ ｔｏ ｒｂ ｕ ｈ ｅｓｄ ｕ ｌ － ｅ ｃ ｉ ｅ ｗ ｄ ｐ ｗｅ ｅ ｅ ａｉ ｆ ｉ ｏ
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１ 引 言
目前 ， 无刷 双馈 变速 恒频 风力 发 电系统 深 受业 界 的欢迎 。与传统 的恒 速 、 频 风 力发 电 系统 相 比 ， 恒 风 力发 电系统 有许 多 优 点 ： 速 较 低 时 ， 够 在 运行 中 风 能
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２ 风机最大风 能捕 捉原 理
风 能转化 为机 械 能 由风机 的桨 叶完成 ， 提供 转 并 矩驱 动机 械负 载 。风机 的静 态特 性 由叶尖 速 比 人， 风 能转 化 系数 ｃ （ ／）风 机 转 矩 系 Ｃ （ ／） 风 机 转 。Ａ， ， ３ Ａ， ， ３
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