双馈风力发电机用变换器的功率平衡联合控制

摘要

在变速恒频风力发电系统中，双 PWM变换器因其良好的输入输出特性而广泛应用于双馈风力发电机励磁系统。为稳定变换器中的直流母线电压，通常采用增大直流侧电解电容容量的方式，但仅提高电容容量会使变换器的体积增大且性能降低，在实际大功率风力发电系统中也是不可取的。为解决这一问题，结合矢量控制技术，本文提出了功率平衡联合控制方法，实现了对双PWM变换器的协调控制。仿真结果表明，该控制方法不仅提高了直流母线电压的动态稳定性，减少了对变换器中电解电容容量的要求，同时也使得风力发电机组具有更快的响应速度，提高了整个风力发电系统的可靠性和使用寿命。 本文首先对双馈风力发电机的运行机理和矢量控制方法进行了论述；然后基于对双 PWM变换器的拓扑结构的分析，深入剖析了其常规控制策略的特点与存在的不足；基于对传统联合控制策略的分析，结合Master－Slave方式，推导了双 PWM变换器的一种功率平衡联合控制新策略；最后在 MATLAB/SIMULINK环境中，建立了系统的仿真模型，对常规控制策略和功率平衡联合控制策略进行仿真对比，结果表明本文所提出的新型功率平衡联合控制策略可减少电容容量，改善系统的动态响应能力，提高发电机组的整体性能。