變頻技術(shù)在變速恒頻風(fēng)電系統(tǒng)的應(yīng)用

    矢量控制的雙饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，性能受電機(jī)參數(shù)影響，受到異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的啟發(fā)，有的學(xué)者致力于研究變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)的直接功率控制。應(yīng)用在變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)的直接功率控制不同于傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制，它通過(guò)檢測(cè)定子端的量來(lái)控制轉(zhuǎn)子端的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，但控制方法不使用轉(zhuǎn)子PWM電壓的積分，因此可以穩(wěn)定工作在零頻率附近，而且該方法不要位置傳感器以及對(duì)參數(shù)魯棒性強(qiáng)。不同于矢量控制技術(shù)，直接功率控制不需要復(fù)雜的坐標(biāo)變換，而是通過(guò)控制轉(zhuǎn)子磁鏈的幅值和相對(duì)于定子磁鏈位置，繼而可以通過(guò)有功功率和無(wú)功功率的PI調(diào)節(jié)器跟蹤參考值來(lái)控制發(fā)電機(jī)輸出的有功功率和無(wú)功功率。
四、其他研究熱點(diǎn)
    除了上面提到的一些雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)基本控制策略以外，雙饋?zhàn)兯俸泐l異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)還有許多研究熱點(diǎn)包括：
    1.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的軟并網(wǎng)軟解列研究
    軟并網(wǎng)和軟解列是目前風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)重要部分。一般的，當(dāng)電網(wǎng)容量比發(fā)電機(jī)的容量大得多的時(shí)候，可以不考慮發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的沖擊電流，鑒于目前并網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組已經(jīng)發(fā)展到兆瓦級(jí)水平，所以必須要限制發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)和解列時(shí)候的沖擊電流，做到對(duì)電網(wǎng)無(wú)沖擊或者沖擊最小。
    2.無(wú)速度傳感器技術(shù)在雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用的研究
    近年，雙饋電機(jī)的無(wú)位置以及速度傳感器控制成了風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向，在雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中需要知道電機(jī)轉(zhuǎn)速以及位置信息，但是速度以及位置傳感器的采用提高了成本并且?guī)?lái)了一些不便。理論上可以通過(guò)電機(jī)的電壓和電流實(shí)時(shí)計(jì)算出電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)速度傳感器控制。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，無(wú)傳感器控制帶來(lái)了以下優(yōu)點(diǎn)：采用無(wú)傳感器使發(fā)電機(jī)和逆變器之間連線消除，降低了系統(tǒng)成本，增強(qiáng)了控制系統(tǒng)的抗干擾性和可靠性，另外可以減少了電機(jī)的軸向尺寸，降低硬件復(fù)雜性、總成本以及維護(hù)要求。
     3.電網(wǎng)故障狀態(tài)下風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)不間斷運(yùn)行等方面
    并網(wǎng)型雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的定子繞組連接電網(wǎng)上，在運(yùn)行過(guò)程中，各種原因引起的電網(wǎng)電壓波動(dòng)，跌落甚至短路故障會(huì)影響發(fā)電機(jī)的不間斷運(yùn)行。電網(wǎng)發(fā)生突然跌落時(shí)，發(fā)電機(jī)將產(chǎn)生較高的瞬時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩和電磁功率，可能造成發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械損壞或熱損壞，所以三相電網(wǎng)電壓突然跌落時(shí)的系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行控制策略的研究是目前研究熱點(diǎn)。
    此外，雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定以及無(wú)功極限方面也是目前研究的熱點(diǎn)。
五、QHVERT-DFIG-1500B風(fēng)力發(fā)電用變流器
    北京清能華福風(fēng)電技術(shù)有限公司生產(chǎn)的適配于1.5MW級(jí)變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的QHVERT-DFIG-1500B型變頻器使用三相背靠背電壓型變流器，采用“基于雙DSP的全數(shù)字化矢量控制策略”技術(shù)對(duì)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組進(jìn)行勵(lì)磁，通過(guò)引入坐標(biāo)變換，將轉(zhuǎn)子交流量分解成有功分量和無(wú)功分量，并對(duì)之進(jìn)行閉環(huán)控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)有功和無(wú)功的解耦控制。其主回路如圖2所示：