交流励磁变速恒频风力发电技术-浙大(2)

贺益康 教授

浙大 -贺益康老师的课件,很经典。贺老师是国内研究风力发电方面的大牛人

交流励磁变速恒频风力发电技术

最大风能追踪机理VSCF风力发电 VSCF风力发电 系统运行区域

额定风速

并网控 制区域

最大风能 追踪区域

转速限 制区域

功率限 制区域

风力机变浆矩运 行，控制机组转 速，同时对发电 机进行并网控制

控制机组转速以追踪 风力机变浆矩运行 最大风能，风能系数 ，控制机组转速为 保持恒定，为最佳值 最高转速，防止转 速越限。

风力机变浆矩运行， 控制机组功率为最大 功率，防止功率越限 。

转速控制

转速控制

转速控制

功率控

制

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贺益康 教授

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交流励磁变速恒频风力发电技术

最大风能追踪机理风力机运行特性 风力机运行特性风力机输入风能，输出机械能。其输出功率为： 风力机输入风能，输出机械能。其输出功率为：Po = C p Pv = 1 π ρ S w v 3 C p = ρ Dw 2 v 3 C p 2 8

为风能转换系数， 有关。 其中Cp为风能转换系数，与叶尖速比λ、浆叶节距角β有关。 /v。 λ=ωwRw/v。

风力机最佳功率为 风力机最佳功率为： 最佳功率

3 Pmax = k wω w

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交流励磁变速恒频风力发电技术

最大风能追踪机理最大风能追踪实现1.实现最大风能追踪，本质就是在风速发 生变化时调节机组转速 调节机组转速，保持最佳叶尖速 调节机组转速 最佳叶尖速 比。 2.实现最大风能追踪，可以通过风力机控 制实现，也可以通过发电机控制实现 可以通过发电机控制实现。 可以通过发电机控制实现 3.实现最大风能追踪，可以检测风速，也 可以不检测风速 不检测风速。 不检测风速 采用不需要检测风速、通过发电机功 率控制实现最大风能追踪的方案。其原理 原理 是：通过控制发电机输出功率来控制机组 通过控制发电机输出功率来控制机组 转速， 转速，以求在风速变化时保持最佳叶尖速 实现最大风能追踪。 比，实现最大风能追踪。

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交流励磁变速恒频风力发电技术

最大风能追踪机理DFIG 的P、Q解耦矢量控制策略DFIG的控制目的：实现P、Q解 、 解 耦控制，进而实现最大风能追踪 耦控制 最大风能追踪

将矢量变换技术 矢量变换技术移植到DFIG控 矢量变换技术 制上，导出基于定子磁链定向 基于定子磁链定向的 基于定子磁链定向 DFIG矢量控制策略。 须建立M-T同步旋转坐标系中DFIG数学模型 M 同步旋转坐标系中 数学模型

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交流励磁变速恒频风力发电技术

DFIG运行控制DFIG的数学模型 DFIG的数学模型同步旋转坐标系中DFIG 同步旋转坐标系中DFIG的数学模型 DFIG的数学模型 u m 1 = r1 i m 1 p ψ m 1 + ω 1ψ t 1 定子电压方程: u t 1 = r1 i t 1 p ψ t 1 ω 1ψ m 1ub1 ib1

u m 2 = r2 i m 2 + p ψ m 2 ω sψ t 2 转子电压方程: θ ω u t 2 = 坐标变换 p ψ t 2 + ω sψ m 2 r2 it 2 + ψ m 1 = L 1 i m 1 L m i m 2 定子磁链方程: ψ = L i L i 1 t1 m t2 t1ωrub 2 i b2r

1

ia 2

ua 2

ia1

ic 2

u a1

uc 2

uc1

ic1

ψ 转子磁链方程: ψ 转矩方程:

m2 t2

= L m im 1 + L 2 im 2 = L m it 1 + L 2 it 2 运动方程:

Te = p n Lm (im1it 2 it1im 2 )© 浙江大学电气工程学院

Tm Te = J

d

ω r dt

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交流励磁变速恒频风力发电技术

最大风能追踪机理DFIG 的P、Q解耦矢量控制策略在定子磁链定向 定子磁链定向下： 定子磁链定向 R =0 um1 =0 ut1 = u1、m1 =ψ1、t1 =0 、 、 ψ ψ 1 根据DFIG数学模型 数学模型得 数学模型

u ψ1 = 1 ω1 pψ = 0 1

1 im 2 = ( L1im1 ψ 1 ) Lm ψ m 2 = a1ψ 1 + a 2 im 2 i = L1 i t2 t1 ψ t 2 = a 2 it 2 Lm 2 其中 a1 = Lm / L1、a2 = L2 Lm / L1

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贺益康 教授

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