电励磁同步风力发电机输出电压dl-h∞控制.pdf

电气传动年第卷第期..
电励磁同步风力发电机输出电压—∞控制
李帅兵,董海鹰,李晓青
.兰州交通大学自动化与电气工程学院,甘肃兰州;
.兰州工业学院电气工程学院,甘肃兰州
摘要:针对前端调速式电励磁同步风力发电机励磁系统的快速性、时变性等特点,提出了一种基于控
制的同步风力发电机输出电压的—控制方法。在该方法中,采用了简化的无刷励磁系统结构,建立了系
统数学模型,设计了用于励磁控制的内环励磁控制器;针对快速励磁引起发电机振荡和失步等问题,设计
了保证同步风力发电机并联稳定运行的外环电力系统稳定器,有效解决了同步发电机快速励磁和暂态稳
定之间的矛盾。仿真结果表明,基于理论的同步风力发电机输出电压—控制在快速性和稳态性能上
优于单一励磁控制。
关键词:电压控制;—控制;电力系统稳定器;前端调速式风电机组;暂态稳定性
中图分类号: 文献标识码:
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随着我国并网风电容量在整个电力系统中力不足等问题,很难满足我国对大规模风电并网
所占比例逐年增大,大规模风电场并网对电力系越来越高的并网要求叫。前端调速式风电机组
统稳定性有着直接影响。电压控制对于提高电由于采用了液力变距调速和直接并网型电励磁
力系统的稳定性、维持系统电压平和传输损耗最同步发电机,因此具有低电压穿越和无功输出能
小化具有重要意义。力强、电能品质好等优点,从根本上提高了风机
常规双馈异步风力发电机和永磁直驱同步并网运行的稳定性和可靠性,前端调速式风力
风力发电机存在低电压穿越能力差、无功输出能发电机结构框图如图所示。
基金项目:国家计划一前端调速式风电机组设计制造技术
作者简介:李帅兵一,男,硕士研究生,:.
李帅兵,等:电励磁同步风力发电机输出电压—控制电气传动年第卷第期
式中:为同步发电机电磁转矩; 为交轴暂态
电动势; , 分别为直、交轴电抗; 为直轴暂
态电抗。
整流器的,口坐标轴下的数学模型为】
图前端调速式风电机组结构
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对于前端调速式风力发电机,其输出电压的
式中:为磁链;为转子角速度。
控制可以通过励磁控制实现。本文针对励磁系
统的结构建立了机组电压控制模型,设计了用于为解决三相整流器的,轴分量相互
耦合问题,采用前馈解耦控制”。设为电流
输出电压控制的励磁控制器,并在此基础上,
将机组等效为单机无穷大系统模型,设计了保证调节器的传递函数,‘为和给定值,“和
机组并网稳定运行的电力系统稳定器。的控制方程为
系统模型的建立
二二
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本文研究的电励磁同步风力发电机采用的或
无刷励磁系统如图所示,该励磁系统由永磁同
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步电机和全控整流电路构成,通过励磁控制器控蒜甜豳㈦
制励磁电流大小,调节发电机无功功率和电压。将测量环节等效为小惯性环节并与电流环
和环节合并,得到:
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考虑到材/ ,代人上式得:
图励磁系玩结构
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同步电机的电压方程为考虑励磁对系统稳定性的影