变速恒频风力发电实时仿真测试系统控制软件的研究与开发

摘要

随着常规能源短缺与环境污染的加剧，风能作为可再生绿色能源，越来越受到世界各国政府的重视。由于风能具有随机不确定性，风电机组运行无人现场职守以及电力系统运行可靠性高的要求，建立风力发电机组仿真模型十分重要。随着电力系统越来越庞大，控制系统越来越复杂的发展趋势，利用仿真来检验控制系统，分析其对发电机甚至是整个电网的影响对实际工作是很有意义的。
　　 目前变速恒频发电方式的双馈风力机组已成为世界上风力发电的主流机组。本文在分析变速恒频风力发电机组基础上，建立了基于LabVIEW风轮、传动系统及双馈发电机在内的变速恒频风力发电机整机模型，针对机组不同的运行工况，选择不同控制策略并进行仿真。风机在额定风速以下运行时，发电机输出功率未达到额定功率，为提高系统发电效率，此时进行最大风能追踪控制。采用定子磁链定向矢量控制，实现功率的解耦。并构建其有功和无功功率解耦控制的双闭环串级PI控制方案。当风速高于额定风速时，发电机和变频器功率都达到额定值，此时控制发电机的功率维持在恒定值。风力机控制子系统进行变桨距控制。
　　 本文初步实现了正常工作状态下低风速下最大风能追踪、额定风速上恒功率控制等功能。利用LabVIEW平台，仿真研究并验证了该控制方案的正确性。可以说，风电机组的动态仿真对发电机组的设计、控制、测量都是必不可少的，具有重要的理论参考价值和实际意义。