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变速恒频风力发电机组励磁变频器的研究
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2009-07-01
郑成枝
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研制了一套基于TMS320LF2407A和TMS320 VC33双DSP的风力发电系统。在分析了该系统控制方法的基础上，建立了交直交变频器网侧电压定向以及转子侧定子磁场定向的矢量控制系统模型。对系统的变速恒频控制、并网控制技术进行了实验研究，结果表明，该系统能够在发电机允许的速度范围内实现软并网，输入输出有功、无功功率可以独立调节，适合于兆瓦级风力发电系统。
风能是一种非常具有开发潜力的可再生能源，近年来风力发电技术已经得到了各国学者的广泛关注和重视[1]。风力发电技术中的变速恒频发电方式是目前风力发电技术的发展方向[2]。双馈风力发电系统是一种较合适的变速恒频方案[3-4]，其发电机的定子绕组接入工频电网，通过改变转子绕组供电电源的频率、幅值、相位、相序来实现变速恒频控制，由于该方案的变频器只传递转差功率，所以其容量可以大大降低。
目前，双馈变速恒频风力发电系统所用变频装置通常有交交变频器[5-6]或交直交变频器[7-8]。交交变频器输出电压谐波多，输入侧功率因数低，使用功率元件数量多，目前已经被电压型交直交变频器所替代。近年来也有文献对矩阵变换器应用在双馈风力发电系统中进行研究[9-10]，但是由于矩阵变换器使用的器件数目较交直交变频器多，器件承受的耐压高，并且其输入输出控制不解耦，这些缺点在一定程度上限制了其在风力发电中的应用。
本文根据风力发电的特点研制了一套基于双DSP的电压型交直交双馈风力发电系统，该系统的变频器网侧采用电压定向的矢量控制，变频器转子侧则采用定子磁场定向的矢量控制。实验结果表明，该系统具有功率双向流动的能力，其输入输出功率因数可以独立调节，具有较小的输入输出谐波，并且可以宽范围运行，能够实现风能以及其他不稳定能源的高质量发电。
风能是一种非常具有开发潜力的可再生能源，近年来风力发电技术已经得到了各国学者的广泛关注和重视[1]。风力发电技术中的变速恒频发电方式是目前风力发电技术的发展方向[2]。双馈风力发电系统是一种较合适的变速恒频方案[3-4]，其发电机的定子绕组接入工频电网，通过改变转子绕组供电电源的频率、幅值、相位、相序来实现变速恒频控制，由于该方案的变频器只传递转差功率，所以其容量可以大大降低。
目前，双馈变速恒频风力发电系统所用变频装置通常有交交变频器[5-6]或交直交变频器[7-8]。交交变频器输出电压谐波多，输入侧功率因数低，使用功率元件数量多，目前已经被电压型交直交变频器所替代。近年来也有文献对矩阵变换器应用在双馈风力发电系统中进行研究[9-10]，但是由于矩阵变换器使用的器件数目较交直交变频器多，器件承受的耐压高，并且其输入输出控制不解耦，这些缺点在一定程度上限制了其在风力发电中的应用。
本文根据风力发电的特点研制了一套基于双DSP的电压型交直交双馈风力发电系统，该系统的变频器网侧采用电压定向的矢量控制，变频器转子侧则采用定子磁场定向的矢量控制。实验结果表明，该系统具有功率双向流动的能力，其输入输出功率因数可以独立调节，具有较小的输入输出谐波，并且可以宽范围运行，能够实现风能以及其他不稳定能源的高质量发电。
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