风能系统集总控制的仿真研究

　　3 仿真过程
　　在仿真过程中，考虑了不同位置的风电机组，由于同一阵风经过的时间不同，但属性仍基本相似。例如，一个突变风从某一时刻穿越一台风电机组，而下一时刻穿越另一台机组，则其产生的风电机组电压电流变化有类似的部分。因此我们可以通过集成控制抓住类似的这部分属性，来实现风电机组间的自动耦合。通过间接的仿真证明，风电机组间的确存在这种联系并说明这种方法确实有效。单台风电机组的自适应反馈控制结构如图2 所示。
　　由图2 可知，subsystem 模块的输入端是电压矢量Ud 和Uq，是经反馈的交直轴电流通过变换计算, 由公式3 和4 获得。当我们连接两台风电机组，其仿真可如图3 所示。
 

图3 两台风电机组的集成控制

　　在图3 中，角速度是作为交互反馈信号使风电机组间产生联系。而在反馈环上的PI 控制器也有信号控制的作用，但其工作职能更像是一个缓存单元，即2 个PI 控制器可通过缓存把反馈的信号做得更具有连续性。反馈的电压（DC 模块）和反馈的电流（i·w·L）组成了整个控制系统。其中电流反馈主要是用于自反馈，而电压反馈则是用于互反馈。在仿真过程中，我们首先建立了单台风电机组的空间矢量控制。在稳态下的转矩和3 相电流的仿真结果表明该系统很稳定。在初始测试之后，我们继续测试其暂态响应。用一个突变信号代表样本突变风输入。其转矩和3 相电流的仿真结果如图4 所示。
 

图4 暂态响应下的3相电流（a）和转矩（b）

　　以上暂态结果可以很好地与别的研究结果做比较, 并得到相应的支持。在完成单台风电机组仿真之后，我们进行多台机组连接的仿真。由于风电机组硬件连接在变流器的DC 端，所以我们主要研究DC 端的电压属性。以下仿真结果主要是利用并联的结果来优化DC 电压的暂态响应。其优化前后的比较如图5 所示。其测试的风况环境主要是一台风电机组通过突变风而另一台的风不变。图5（a）为当两台风电机组不连接时的结果，（b）为连接并集成控制后的结果。