基于單片機的雙饋風力發電控制系統的設計與研究

    風能作為一種可再生的清潔能源具有廣闊的利用前景。與傳統的風力發電方式相比，變速恒頻雙饋風力發電技術具有能量利用效率高和發電質量好的優點。實際應用中雙饋發電機的并網控制效果對于電網和發電機的安全運行具有重要的意義，而傳統的并網方式已經不能滿足雙饋電機的并網要求。基于這一點，本課題在前人研究基礎上，提出了雙饋電機的新型空載并網勵磁控制策略，并設計了雙饋電機的準同期空載并網勵磁控制器進行實驗研究。
    文中對雙饋風力發電勵磁控制系統進行了比較全面的理論分析和實驗研究。首先在分析風力機特性和雙饋異步發電機的工作原理的基礎上，運用矢量變換技術，通過坐標變換給出了雙饋電機發電系統在兩相靜止坐標系下的數學模型和基于定子磁鏈定向的同步旋轉坐標系下的動態數學模型。繼而依據所建立的數學模型提出了對頻率和幅值分別閉環PI調節的雙饋電機的空載并網控制策略，使系統在風速變化時跟蹤電網信息變化。然后分析研究了雙饋電機的準同期并網控制策略，確立了微調頻率調節機端電壓相角的準同期并網控制方法。
    本課題搭建了雙饋風力發電勵磁控制系統的實驗裝置，并在此裝置上進行了相關實驗。在風速變化時，定子輸出的感應電壓幅值與頻率通過PI自動調節達到與電網電壓幅值、頻率完全一致，并通過準同期并網控制方法，實現了發電機與電網之間的柔性連接，達到風機安全并網的控制要求。通過得出的實驗結果分析，驗證了控制策略的可行性，證明雙饋發電機勵磁控制器實驗裝置具有良好的調節性能。
    關鍵詞：風力發電，變速恒頻，雙饋電機，定子磁鏈定向，空載并網