變速恒頻風力發(fā)電機組勵磁變頻器的研究

研制了一套基于TMS320LF2407A和TMS320 VC33雙DSP的風力發(fā)電系統。在分析了該系統控制方法的基礎上，建立了交直交變頻器網側電壓定向以及轉子側定子磁場定向的矢量控制系統模型。對系統的變速恒頻控制、并網控制技術進行了實驗研究，結果表明，該系統能夠在發(fā)電機允許的速度范圍內實現軟并網，輸入輸出有功、無功功率可以獨立調節(jié)，適合于兆瓦級風力發(fā)電系統。
風能是一種非常具有開發(fā)潛力的可再生能源，近年來風力發(fā)電技術已經得到了各國學者的廣泛關注和重視[1]。風力發(fā)電技術中的變速恒頻發(fā)電方式是目前風力發(fā)電技術的發(fā)展方向[2]。雙饋風力發(fā)電系統是一種較合適的變速恒頻方案[3-4]，其發(fā)電機的定子繞組接入工頻電網，通過改變轉子繞組供電電源的頻率、幅值、相位、相序來實現變速恒頻控制，由于該方案的變頻器只傳遞轉差功率，所以其容量可以大大降低。
目前，雙饋變速恒頻風力發(fā)電系統所用變頻裝置通常有交交變頻器[5-6]或交直交變頻器[7-8]。交交變頻器輸出電壓諧波多，輸入側功率因數低，使用功率元件數量多，目前已經被電壓型交直交變頻器所替代。近年來也有文獻對矩陣變換器應用在雙饋風力發(fā)電系統中進行研究[9-10]，但是由于矩陣變換器使用的器件數目較交直交變頻器多，器件承受的耐壓高，并且其輸入輸出控制不解耦，這些缺點在一定程度上限制了其在風力發(fā)電中的應用。
本文根據風力發(fā)電的特點研制了一套基于雙DSP的電壓型交直交雙饋風力發(fā)電系統，該系統的變頻器網側采用電壓定向的矢量控制，變頻器轉子側則采用定子磁場定向的矢量控制。實驗結果表明，該系統具有功率雙向流動的能力，其輸入輸出功率因數可以獨立調節(jié)，具有較小的輸入輸出諧波，并且可以寬范圍運行，能夠實現風能以及其他不穩(wěn)定能源的高質量發(fā)電。