变频技术在变速恒频风电系统的应用

    矢量控制的双馈系统结构复杂，性能受电机参数影响，受到异步电机直接转矩控制的启发，有的学者致力于研究变速恒频发电系统的直接功率控制。应用在变速恒频发电系统的直接功率控制不同于传统的直接转矩控制，它通过检测定子端的量来控制转子端的开关动作，但控制方法不使用转子PWM电压的积分，因此可以稳定工作在零频率附近，而且该方法不要位置传感器以及对参数鲁棒性强。不同于矢量控制技术，直接功率控制不需要复杂的坐标变换，而是通过控制转子磁链的幅值和相对于定子磁链位置，继而可以通过有功功率和无功功率的PI调节器跟踪参考值来控制发电机输出的有功功率和无功功率。
四、其他研究热点
    除了上面提到的一些双馈异步风力发电系统基本控制策略以外，双馈变速恒频异步风力发电系统还有许多研究热点包括：
    1.风力发电系统的软并网软解列研究
    软并网和软解列是目前风力发电系统的一个重要部分。一般的，当电网容量比发电机的容量大得多的时候，可以不考虑发电机并网的冲击电流，鉴于目前并网运行的发电机组已经发展到兆瓦级水平，所以必须要限制发电机在并网和解列时候的冲击电流，做到对电网无冲击或者冲击最小。
    2.无速度传感器技术在双馈异步风力发电系统应用的研究
    近年，双馈电机的无位置以及速度传感器控制成了风力发电领域的一个重要研究方向，在双馈异步风力发电系统中需要知道电机转速以及位置信息，但是速度以及位置传感器的采用提高了成本并且带来了一些不便。理论上可以通过电机的电压和电流实时计算出电机的转速，从而实现无速度传感器控制。在风力发电系统中，无传感器控制带来了以下优点：采用无传感器使发电机和逆变器之间连线消除，降低了系统成本，增强了控制系统的抗干扰性和可靠性，另外可以减少了电机的轴向尺寸，降低硬件复杂性、总成本以及维护要求。
     3.电网故障状态下风力发电系统不间断运行等方面
    并网型双馈风力发电机系统的定子绕组连接电网上，在运行过程中，各种原因引起的电网电压波动，跌落甚至短路故障会影响发电机的不间断运行。电网发生突然跌落时，发电机将产生较高的瞬时电磁转矩和电磁功率，可能造成发电机系统的机械损坏或热损坏，所以三相电网电压突然跌落时的系统持续运行控制策略的研究是目前研究热点。
    此外，双馈风力发电系统的频率稳定以及无功极限方面也是目前研究的热点。
五、QHVERT-DFIG-1500B风力发电用变流器
    北京清能华福风电技术有限公司生产的适配于1.5MW级变速恒频双馈异步风力发电系统的QHVERT-DFIG-1500B型变频器使用三相背靠背电压型变流器，采用“基于双DSP的全数字化矢量控制策略”技术对双馈风力发电机转子绕组进行励磁，通过引入坐标变换，将转子交流量分解成有功分量和无功分量，并对之进行闭环控制，从而实现对发电机有功和无功的解耦控制。其主回路如图2所示：