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摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，风力发电系统有了很大进展。风是当前最有发展的能源，是人们一直在寻找可以代替传统发电形式的绿色能源之一。本文采用计算出瞬时电流表达式中的相关参数，通过感应电动机的矢量控制系统和参数辨识方法，计算出电机的内部参数。并用Matlab仿真出系统在一定风速和变化风速下的响应曲线，以此来验证所建立的风力发电系统的可行性和正确性。
关键词：双馈风力发电机；电机参数；参数辨识；仿真
引言
双馈异步风力发电机（DoublyfedInductionGenerator，DFIG）是目前应用最为广泛的风力发电机，其由定子绕组直连定频三相电网的绕线型异步发电机和安装在转子绕组上的双向背靠背IGBT电压源变流器组成。发电机定子、转子在一定条件下均可向电网馈送能量。变流器的网侧和机侧一般都设有滤波单元；变流器的机侧即发电机的转子侧，此处设有Crowbar单元；变流器直流母线上设有预充电单元。
1双馈风力发电机变频器结构原理
双馈风力发电机变频器系统主要由整流电路、逆变电路、交流变换电路、直流变换电路、驱动电路、电能调节控制电路构成。变频器由两个彼此独立控制、结构相同、双向流动背靠背（PWM）、IGBT电压源网侧变频器与机侧（以下称为转子侧）变频器构成，从而实现对双馈发电机转子能量输入输出控制。
2基于双馈异步发电机的风力发电系统研究
2.1双馈电机参数的计算
本文采用的是LM的方法来拟合出电流的波形。根据上面推导出的双馈电机跌落状态下的瞬时电流表达式，我们得知，瞬时电流表达式可以分成三个电流，其中dci代表的是直流分量，它是不变化的常量，主要由电机构成的参数和转差率来决定。i1和i（1-s）分别代表的是电流的基波分量和谐波分量，它们是变化量，不仅受到上两个因素的影响还会受到转子提供的励磁电压的影响。为了降低参数辨识的误差率，我们依据瞬时电流特性来进行下面分析，谐波分量i（1-s）随时间不断地的在衰减；而直流分量与基波分量不随时间衰减，我们可以对波形进行分析，将电流波形中谐波分量、基波分量和直流分量波形分离出来，将发电机电流波形分为两组分别进行分析，谐波分量单个为一组，而基波和直流分量二者和为一组，在dq坐标下采用最小二乘法的算法，去辨识这两组的各个参数。
2.2网侧变换器调制—空载
当直流母线充电完成，电压满足准许条件时，由变频器230VAC线圈励磁动作，网侧接触器（主接触器）吸合，网侧变频器首先响应启动命令，同时预充电回路断开，变频器直流母排电压升至1050V，网侧变换器功率模块全控器件开始调制稳定直流母线电压，网侧变频器进行电网同步。当满足同步条件后，网侧变频器并网接触器合闸，网侧变频器启动调制空载，进行直流支撑电压正常范围内的稳定空载运行模式。同时，网侧变频器并网接触器合闸后，网侧变频器也能够向系统提供所需无功能量，包括变压器和高频滤波装置等所需的电能，也为发电机定子回路并网接触器线圈提供230VAC合闸控制电源（但此时定子接触器暂时不具备吸合条件），等待转子侧变频器控制系统发出合闸指令（24VDC）信号。
2.3变频器停机控制逻辑
1）变频器电控转换单元接收到主控停机指令后，转子侧变频器有功电流、无功电流（空载励磁电流保持）迅速撤载到0，随后定子并网接触器脱网，转子侧变频器停止调制，转子侧变频器停机结束。2）当转子侧变频器停机结束，随后网侧变频器停止调制，网侧并网接触器脱网，至此，网侧变频器的停机过程结束，变频器系统的停机过程结束。3）网侧变频器停机结束后，直流放电电阻自动切入，对直流侧进行放电，复位后，等待下次启动指令。
2.4优化算法
在确定电力负荷的模型结构后，模型参数辨识可归结为数学上的优化问题，也就是用优化方法求目标函数式的最小值，本文选用遗传算法作为优化算法。遗传算法因具有良好的鲁棒性、可行性与全局优化性而在电力系统中获得了广泛的应用。在进行负荷参数辨识时，依赖适应度函数，通过对种群的遗传操作，根据适应度的计算来进行全局最优化求解，基本遗传算法的遗传操作包括选择、交叉和变异。由于传统遗传算法存在早熟收敛和全局收敛速度慢等缺陷，这里在所用遗传算法中加入了非线性处理环节，在寻求全局最优解方面有所改进。
3双馈异步风力发电机变频器运用过程中应注意的技术细节
1）风电场同厂家同容量双馈异步风力发电机一般采用相同容量等级变频器和相同电阻值Crowbar保护模块，而现场各发电机实际运行阻抗特性会存在微弱差异，当电网瞬时短路故障或雷击造成发电机接入点发生电压跌落时，Crowbar保护模块触发后，各发电机转子电流衰减动态过渡过程及时间会有一定偏差，使得各发电机冲击转矩会有很大不同。因此，在选取Crowbar电阻时，风电场应根据各个发电机实际特性参数情况，分别对Crowbar电阻值进行检测、整定、选取，避免发电机阻抗特性参数误差过大，以及Crowbar电阻选取不合理，使得发电机在低电压穿越过渡过程中，产生Crowbar电阻值太小而无法有效限制转子最大电流或Crowbar电阻值太大引起转子过电压等不利影响。2）在正常状况下，当电网出现故障或扰动引起低电压穿越（LVＲT）或高电压穿越（HVＲT）过渡阶段、机组极限超转速运行范围时段，为保证机组不脱网，直流母线电压通过电容电压检测值反馈至变频器控制系统，由控制系统进行变频器IGBT闭环控制调节，保证直流电压幅值在合理设计（1250～1300V）范围内短暂调整，避免过高母线电压值会影响直流支撑电容及IGBT（1700VDC额定电压）工作寿命。3）变频器停止运行期间，在昼夜温差较大、湿度较高气候阶段，变频器柜内容易形成结露现象，导致变频器安全稳定运行受到很大影响。因此，在日常维护工作中，必须重视并网柜、控制柜、功率柜的密封、除湿维护质量，确保各设备柜密封状况良好，必要时加装功率适宜的除湿机，以保证高温高湿气候的柜内设备温湿度满足环境质量要求。4）机组变频器网侧低压出线至箱变低压开关进线部位，通常采用防火泥进行封堵，潮湿严重时期，封堵部位防火泥严重吸潮，且低压各分相电缆冷缩接头引线部分在潮湿形成水露状况下，容易通过水露及潮湿防火泥形成瞬间漏电爬电放电，造成相间短路，产生网侧变频器过流故障。
结语
综上所述，分析过程中以电压为输入量，计算得到的电流为输出量，电流计算值和实测值二者误差加权最小作为目标函数，利用优化算法中的遗传算法进行程序编程。根据华北电网御道口御汇线10个不同时段实测PMU数据并计及参数灵敏性的实际情况，辨识出包括双馈风力发电综合负荷模型的参数，辨识结果体现了负荷中以双馈异步发电机为主体的特征。所构建的负荷模型中主要参数辨识结果符合实际运行状况，以辨识参数为基础计算出的电流、功率与实测值吻合较好，由此说明了所用负荷模型及辨识方法的有效性与准确度。
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