【摘要】：風(fēng)電系統(tǒng)中的電壓源型變流器儲(chǔ)能系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用,文章分析以超級(jí)電容器為儲(chǔ)能元件,采用雙向DC/DC變流器控制的儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)直驅(qū)式風(fēng)機(jī)的影響,提出一種基于超級(jí)電容器儲(chǔ)能的直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)無(wú)功控制策略。通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)變流器協(xié)調(diào)控制,維持直流電壓恒定,提高直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功輸出能力。最后基于3種無(wú)功控制方案的算例進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果驗(yàn)證了文章控制策略的可行性和有效性。
【圖文】：

劍?），（6）可得：PESS=-1.5pψfisqωe-ugdigd=UESSiESS（10）式中：UESS，iESS為儲(chǔ)能系統(tǒng)等效電壓、電流。發(fā)電機(jī)側(cè)、電網(wǎng)側(cè)變流器及儲(chǔ)能系統(tǒng)電流關(guān)系表示為iESS=k1isq-k2igd（11）式中：k1，k2為電流比例系數(shù)。由式（9），（11）可知：儲(chǔ)能系統(tǒng)保持直流電壓恒定的同時(shí)也使得變流器兩側(cè)的電流保持平衡。當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)響應(yīng)速度較快時(shí)，即使電網(wǎng)側(cè)變流器有功電流為零，直流電壓仍能保持恒定。GSC電流及其有功無(wú)功分量隨系統(tǒng)無(wú)功需求變化曲線(xiàn)如圖2所示。圖中igd，igq分別為網(wǎng)側(cè)變流器d軸和q軸電圖2無(wú)功需求增大時(shí)GSC電流變化圖Fig.2CharacteristicsofGSCcurrentwhenreactivepowerchanges圖1直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1Diagramofdirectdrivenwindturbine00.20.40.60.81.01.00.80.60.40.20電流/up無(wú)功功率/puigdigqigPMSGudcPsPgESSPESSGSCRSC

浚滬?e為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速；Rs為定子電阻；Ld，Lq分別為d軸和q軸電感；ψf為永磁磁鏈。在直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)中，永磁體磁鏈和定子極對(duì)數(shù)都是固定不變的，且對(duì)于徑向式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)有Ld=Lq，因此電磁轉(zhuǎn)矩不受isd的影響，發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩方程為T(mén)e=1.5pψfisq=-Ps/ωr（3）式中：Ps為發(fā)電機(jī)側(cè)有功功率；p為電極對(duì)數(shù)；ωr為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)電角速度。發(fā)電機(jī)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程為T(mén)m-Te=Jpdωedt（4）式中：J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。2理論分析直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。不考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)功率平衡方程為Pc=Cudcdudcdt=Ps-Pg（5）式中：Pc，Ps，Pg分別為流過(guò)直流鏈節(jié)電容、發(fā)電機(jī)側(cè)、電網(wǎng)側(cè)的有功功率。電網(wǎng)電壓定向矢量控制模式下，電網(wǎng)側(cè)變流器（GSC）注入電網(wǎng)功率為Pg=ugdigdQg=-ugdigq%（6）由式（6），（7）有：Pc=Cudcdudcdt=Ps-ugdigd=ΔP（7）式中：ΔP為發(fā)電機(jī)側(cè)和電網(wǎng)側(cè)功率差，當(dāng)ΔP=0時(shí)，直流鏈節(jié)電壓即可保持恒定。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路故障或無(wú)功支持能力不足時(shí)，電網(wǎng)側(cè)電壓ugd下降，而由于電網(wǎng)側(cè)電流igd受到變流器電流極限的限制，所以電網(wǎng)側(cè)功率Pg很校如果發(fā)電側(cè)有功功率很大，系統(tǒng)中的不平衡功率會(huì)惡化系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，導(dǎo)致直流電容電壓不穩(wěn)定。因此，必須采取有效控制措施，消除系統(tǒng)非正常運(yùn)行狀態(tài)下的不平衡功率。加入儲(chǔ)能后，式（5）關(guān)系為Pc=Cudcdudcdt=Ps-PESS-Pg（8）式中：PESS為儲(chǔ)能系統(tǒng)吸收的有功功率。當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)吸收功率和變流器功率差額相等時(shí)，直流電壓保持恒定，功率平衡可表示為PESS=Ps
【作者單位】： 武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院;安徽省電力公司合肥供電公司;
【分類(lèi)號(hào)】：TM315

【參考文獻(xiàn)】

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【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2546094