變速恒頻雙饋型風電機組在風電場調度控制中的應用研究

　　摘 要：本文針對變速恒頻雙饋型（DFIG）風電機組，建立了基于雙饋風電機組自身運行特性的簡化模型。在此模型的基礎上對雙饋異步風電機組有功功率和無功功率的調控能力進行了研究，構建了面向電力系統的動態功率控制方案，充分發揮雙饋異步風電機組的靈活調控能力。
　　關鍵詞：雙饋異步風電機組；功率控制；調控能力

　　1 引言
　　隨著大容量電力電子技術的日趨成熟，變速恒頻雙饋風力發電系統將電力電子技術、控制技術和微機信息處理技術引入到發電機控制中，極大地改善了風力發電系統的運行特性，并降低了機組的整體造價。其諸多優點使得由雙饋發電機構成的變速恒頻風電機組在風電場的建設中大量普及。因而，研究和優化雙饋風電機組控制系統是實現我國大型風電機組國產化和推動我國風電事業健康發展的迫切要求。不僅如此，對含變速恒頻雙饋型風電機組的風電場進行電力系統仿真與控制系統分析也具有重大的應用價值，這將有助于解決風電場研究手段滯后于風電場建設的問題，為科研院所與電力生產調度單位提供規劃設計和調度運行模型。
　　本文以變速恒頻雙饋異步風電機組為研究對象，分析雙饋發電機定子、轉子之間電壓和電流，有功功率、無功功率等各個變量相互間的關系，建立了雙饋異步風力發電機的仿真模型。在此仿真模型的基礎上，對雙饋異步風電機組有功功率和無功功率調控能力進行研究，分析了雙饋異步風電機組在不同工況下的有功、無功、電壓控制策略，充分利用雙饋異步風電機組的靈活調控能力，實現風電機組的優化運行。
　　2 變速恒頻雙饋型風力發電系統數學模型
　　雙饋型風電機組包括風力機、繞線式雙饋異步發電機本體、變頻器和控制環節4 部分。其定子繞組直接接入電網，轉子采用三相對稱繞組，經背靠背的PWM 雙向電壓源變頻器與電網相連，給發電機提供交流勵磁，勵磁頻率即為發電機的轉差頻率。
　　本文通過定子磁鏈定向矢量控制技術來完成對雙饋異步發電機的轉子側PWM 控制，假設定子和轉子都取發電機慣例，進行發電機模型坐標變換，將三相靜止abc坐標系下的數學模型轉換到同步旋轉的d-q 坐標系下，d