風能系統集總控制的仿真研究

　　3 仿真過程
　　在仿真過程中，考慮了不同位置的風電機組，由于同一陣風經過的時間不同，但屬性仍基本相似。例如，一個突變風從某一時刻穿越一臺風電機組，而下一時刻穿越另一臺機組，則其產生的風電機組電壓電流變化有類似的部分。因此我們可以通過集成控制抓住類似的這部分屬性，來實現風電機組間的自動耦合。通過間接的仿真證明，風電機組間的確存在這種聯系并說明這種方法確實有效。單臺風電機組的自適應反饋控制結構如圖2 所示。
　　由圖2 可知，subsystem 模塊的輸入端是電壓矢量Ud 和Uq，是經反饋的交直軸電流通過變換計算, 由公式3 和4 獲得。當我們連接兩臺風電機組，其仿真可如圖3 所示。
 

圖3 兩臺風電機組的集成控制

　　在圖3 中，角速度是作為交互反饋信號使風電機組間產生聯系。而在反饋環上的PI 控制器也有信號控制的作用，但其工作職能更像是一個緩存單元，即2 個PI 控制器可通過緩存把反饋的信號做得更具有連續性。反饋的電壓（DC 模塊）和反饋的電流（i·w·L）組成了整個控制系統。其中電流反饋主要是用于自反饋，而電壓反饋則是用于互反饋。在仿真過程中，我們首先建立了單臺風電機組的空間矢量控制。在穩態下的轉矩和3 相電流的仿真結果表明該系統很穩定。在初始測試之后，我們繼續測試其暫態響應。用一個突變信號代表樣本突變風輸入。其轉矩和3 相電流的仿真結果如圖4 所示。
 

圖4 暫態響應下的3相電流（a）和轉矩（b）

　　以上暫態結果可以很好地與別的研究結果做比較, 并得到相應的支持。在完成單臺風電機組仿真之后，我們進行多臺機組連接的仿真。由于風電機組硬件連接在變流器的DC 端，所以我們主要研究DC 端的電壓屬性。以下仿真結果主要是利用并聯的結果來優化DC 電壓的暫態響應。其優化前后的比較如圖5 所示。其測試的風況環境主要是一臺風電機組通過突變風而另一臺的風不變。圖5（a）為當兩臺風電機組不連接時的結果，（b）為連接并集成控制后的結果。