变速恒频双馈型风电机组在风电场调度控制中的应用研究

　　摘 要：本文针对变速恒频双馈型（DFIG）风电机组，建立了基于双馈风电机组自身运行特性的简化模型。在此模型的基础上对双馈异步风电机组有功功率和无功功率的调控能力进行了研究，构建了面向电力系统的动态功率控制方案，充分发挥双馈异步风电机组的灵活调控能力。
　　关键词：双馈异步风电机组；功率控制；调控能力

　　1 引言
　　随着大容量电力电子技术的日趋成熟，变速恒频双馈风力发电系统将电力电子技术、控制技术和微机信息处理技术引入到发电机控制中，极大地改善了风力发电系统的运行特性，并降低了机组的整体造价。其诸多优点使得由双馈发电机构成的变速恒频风电机组在风电场的建设中大量普及。因而，研究和优化双馈风电机组控制系统是实现我国大型风电机组国产化和推动我国风电事业健康发展的迫切要求。不仅如此，对含变速恒频双馈型风电机组的风电场进行电力系统仿真与控制系统分析也具有重大的应用价值，这将有助于解决风电场研究手段滞后于风电场建设的问题，为科研院所与电力生产调度单位提供规划设计和调度运行模型。
　　本文以变速恒频双馈异步风电机组为研究对象，分析双馈发电机定子、转子之间电压和电流，有功功率、无功功率等各个变量相互间的关系，建立了双馈异步风力发电机的仿真模型。在此仿真模型的基础上，对双馈异步风电机组有功功率和无功功率调控能力进行研究，分析了双馈异步风电机组在不同工况下的有功、无功、电压控制策略，充分利用双馈异步风电机组的灵活调控能力，实现风电机组的优化运行。
　　2 变速恒频双馈型风力发电系统数学模型
　　双馈型风电机组包括风力机、绕线式双馈异步发电机本体、变频器和控制环节4 部分。其定子绕组直接接入电网，转子采用三相对称绕组，经背靠背的PWM 双向电压源变频器与电网相连，给发电机提供交流励磁，励磁频率即为发电机的转差频率。
　　本文通过定子磁链定向矢量控制技术来完成对双馈异步发电机的转子侧PWM 控制，假设定子和转子都取发电机惯例，进行发电机模型坐标变换，将三相静止abc坐标系下的数学模型转换到同步旋转的d-q 坐标系下，d