基于PSCAD的变速恒频双馈风力发电系统建模与控制研究

风能是重要的可再生能源，全球风力发电产业和发电技术正快速发展。我国风能资源丰富，风力发电事业也取得了可喜的成绩。变速恒频风力发电技术是当今世界风力发电的主趋势，其成熟技术国内外还在研究当中，特别是大型风力发电机组的变速恒频技术具有重要的研究价值。我国在这项技术方面尚需引进、消化、吸收和自主创新。 本文主要研究变速恒频双馈风力发电系统转子励磁电源控制技术，建立新的控制策略，并进行相关的性能分析。由对变速恒频双馈风力发电系统各数学模型的分析可知，风力机转速允许在较大范围内变化，可以通过控制双馈风力发电机转子励磁电流(或电压)的频率、幅值和相位，使风力发电机的功率特性按风力机最大功率输出特性曲线变化，从而实现在各种风速下发电机与风力机功率特性的最佳匹配，使风力发电系统获得最大风能利用率。本文采用定子电压定向矢量技术，引入滞环电流控制、双变换器协调控制等控制技术，建立新的转子励磁控制策略，简化双馈风力发电机转子励磁控制环节，以提高控制性能，实现变速恒频双馈风力发电系统最大风能追踪以及对发电机有功功率和无功功率的独立控制，满足电网无功补偿的需要，并利用电力专用仿真软件PSCAD对控制策略的性能进行恒风速、变风速和电网故障下的仿真试验。仿真结果表明，在该控制策略下，变速恒频双馈风力发电系统能追踪最大风能，有功功率与无功功率能解耦控制，励磁用双电压源变换器协调控制性能良好，有很好的输入输出特性。