变速恒频风力发电机空载并网控制研究
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摘 要：文章通过对变速恒频风力发电机发电原理研究的基础上，运用矢量变换控制技术对空载并网进行控制，并探讨了控制策略;通过仿真实验证明了空载并网方式对变速恒频发电机的有效性，本文所开发的空载并网技术是变速恒频风力发电机的一种较理想并网方式。
关键词：风力发电机;变速恒频;空载并网
中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）20-0142-02
0 引言
变速恒频发电是二十世纪末期研发的一种适用于可再生能源开发的新型发电方法，该种发电方式对于风力发电的效果尤为明显。其优势主要体现在以下几方面：第一，能够提高风能转化为电能的效率，降低风力施的机械应力，有效的保护涡轮机的运作;第二，本次空载并网中运用的矢量控制措施，可以实现电网的有功和无功功率的输出，实现变速下恒定频率操作，并且，可以根据发电情况，对发电转子进行交流励磁，从而调节电流的幅度、频率等，最终提升电力系统的灵活性和稳定性。
1 VSCF风力发电原理
1.1 发电原理
如图1所示，变速恒频风力发电系统的转子由PWM逆变器作用，该逆变器可以实现双向能量流。在风速变化时，要想将定子频率稳定在电网频率中，就必须要改变转子逆磁电流的频率。
（1）
式中：代表的是电网频率;
代表的是转子的机械旋转角频率;
代表的是转子励磁电流频率;
P代表的是极对数。
的符号变换会影响转子励磁电流的相序，当>0时，次步运行的相序为正，简单来说，转子电磁电势的旋转方向与机械旋转方向呈正相关关系;当<0时，转子电磁电势的旋转方向与机械旋转方向呈负相关关系，即次步运行的相序为负。而恒压控制在此时发挥作用，通过调节转子绕组电流的幅度值、相位来实现矢量方程。
通过调整发电机输出电压的幅值和相位，检测电网电压和电机的转速，并根据电压和电机转动的实际情况来调节转子电流，从而满足电网连接需求，实现灵活并网。
1.2 磁场定向下发电机空载并网控制策略
空载并网的前提条件是，发电机在电网连接之前不参与能量和速度的控制，即没有任何负载，其原动机完全控制发电机速度。由于电压对定子端子的作用，在连接电网时，定子电流逐...
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