[发明专利]双馈风力发电机无功功率的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电机，特别涉及连接到电网双馈风力发电机无功功率的控制方法。

背景技术

在能源消耗日益增长、环境污染日渐严重的今天，作为可再生绿色能源的风能受到世界各国的普遍重视，风力发电技术也成为近年来各国学者竞相研究的热点。风能是一种变化频繁的随机能源，变速恒频风力发电技术可以保证在绝大多数风速下的风能得到最大限度的捕获和利用，并具有传统恒速恒频风力发电技术所无法比拟的优越性，而双馈风力发电机能很好地满足变速恒频风力发电的技术要求，成为目前比较优化的一种控制策略。它是通过双PWM变流器在双馈发电机的转子侧施加三相交流电进行励磁，通过调节励磁电流的有效值、相位和频率，实现定子侧输出有功和无功功率的控制。

双馈风力发电机的的基本硬件拓扑如图1所示，发电机的定子直接连接到电网，转子绕组通过集电环经变流器与电网相连，通过控制转子电流的频率、有效值，相位和相序，利用双PWM变流器，通过SPWM控制技术，可以获得正弦波转子电流，以减小发电机中的谐波转矩，实现定子侧输出有功和无功功率的控制。

由于双馈发电机的电路存在磁路上的耦合，且其三相坐标系下的数学模型是非线性、时变的高阶系统。为了实现有功、无功解耦控制，通常采用矢量控制法，矢量控制根据矢量变换理论，采用按定子磁场方向定向，把转子电流矢量分解为在同步旋转坐标系中的两个互相垂直的电流分量，实现对发电机有功功率和无功功率的解耦调节。但为使电机实现解耦，需要简化电机模型，还要进行矢量旋转变化等复杂的变换和计算，而且电流控制模块控制敏感度较高，变流器系统的电路参数、测量延时以及锁相环性能对电流控制都具有较大的影响，这些因素造成了矢量控制法的鲁棒性偏低。当电路参数，测量延时以及其他系统因素发生变化时，控制器稳定性会发生明显改变，加大了控制器参数的调试难度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有双馈风力发电机无功功率控制方法的不足，提供一种不需要进行矢量旋转变化等复杂的变换和计算的双馈风力发电机无功功率控制方法。

设发电机的定子电压、电流、磁链矢量为和转子电压、电流、磁链矢量为和则在稳态运行时，电机电压方程为：

U·s=RsI·s+jωsψ·s---(1)]]>

U·r=RrI·r+j(ωs-ωr)ψ·s---(2)]]>