谭海琼 蒋欣炯
湖北能源集团新能源发展有限公司检修分公司 湖北 利川 445400
摘要：一般来说，双馈风力发电系统接入电网时，转子侧变换器采用功率外环和内电流环控制策略控制传输到电网的功率，而独立运行时采用环控制策略开关系统的控制策略需要改变双馈风力发电系统的运行方式，但开关控制过程需要孤岛检测和检测时间等问题，影响风力发电系统的稳定运行。
关键词：带储能；双馈风力；发电；系统控制
前言
风能是发电中最节能、最环保的生产方法。风能资源的特点是可持续的再生和再循环。虽然风能可以有效地用于发电，但它可以有效地将看不到的可再生自然资源转变为人们所需的能源资源。由于风力发电对环境和社会的巨大影响，在全国各地建造了风力发电厂。与其他能源相比，风能有一个主要缺点，即风速极不稳定，受到自然环境的严重影响。如果风力的配置不科学，只会受到风的影响，风力运行状态的不稳定会影响发电。
一、全面分析新型双馈风力发动机系统构成及功能
对于传统的双馈风力发电系统，直流励磁电源主要由双馈电源脉冲宽度调制变换器组成，分别有RSC和GSC两个数字。通过分析端口特性，如果将双电源感应发电机和转换器视为一个整体，整个系统就是一个单向输入输出系统。对于新型双馈风力发电系统，主要实现储能装置与变换器的连接。通过分析端口特性的容量吞吐量关系，如果发电机和变换器始终被视为一个整体，则新系统可以获得双输入输出和双输出。风力发电机和储能装置提供的补偿功率重叠，并网点的功率输出，储能系统向RSC提供滑移功率，满足最大风力跟踪控制标准和要求。同时，在GSC的帮助下，为并联连接点提供补偿有功功率。在新型双馈风力发电中，有效实现了点和点的波动功率补偿，提高了输出功率的稳定性。
二、双馈风力发电系统的基本理论
1.双馈风力发电系统原理与运行状态分析
双馈感应电动机也称为交流励磁电动机，广泛应用于双馈变速恒频风力发电系统，具有优异的电气性能。三相分布式绕组分布在双馈发电机定子转子中，结构类似于绕线异步电动机。在正常情况下，定子绕组直接连接电网，转子绕组由三相变频电源供电，包括功率、频率和相位双馈感应发电机有三个可调变量。当风速变化时，改变转子励磁电流频率，系统能以恒速运行，改变转子励磁电流相位，能调节发电机的有功功率，改变励磁电流幅度值，能调节发电机的无功功率根据发动机的基本原理，定子和转子的旋转磁场在空间中相对静态，因此不难得到定子频率、转子频率和双馈电机转速之间的关系:
其中:f1-电机定子电流频率；F2-发动机转子励磁电流频率；P-电机极数；Nr-电机转速；从上述公式中可以看出，当双馈电机随着风力旋转时，NR电机的转速变化，电机的p极数保持不变，只需控制电机转子励磁电流的频率即可。F2保持两个常量的总和，以确保双馈电机定子的恒定电流频率。这是恒速双频电动机的工作原理。因此，双馈感应发电机可在不同情况下工作，可分为三种状态:二次同步时，双馈感应发电机转子速度低于同步速度，f2>0，输出电流产生的旋转磁场超同步运转的双馈感应发电机转子转速大于同步转速，f2<0，转子上励磁电流产生的旋转磁场旋转方向与转子实际旋转方向相反，发电机转子通过电网输出滑移功率同步运行时，双馈发电机组转子转速等于同步转速，f2=0，转子与电网之间没有能量交换，励磁变换器向转子提供直流励磁，因此双馈发电机组相当于发电机组。
2.双馈发电机数学模型
双馈风力发电机的定子和转子通常是三相绕组。
为了便于分析和建模，通常假定:双馈风力发电机是绕线的异步电动机，极数为1，不考虑阻尼绕组；假设发动机定子和转子线圈对称，空间不同于120度，空气间隙磁场沿圆周按标准正弦分布。不考虑磁轨非线性饱和，认为每个相位绕组的自感和相互作用方向是恒定的；忽略铁芯的损耗；不考虑环境温度、电压和电流频率对电机参数的影响。为了建立双馈发电机的基本方程，规定电机定子侧的电压电流沿正方向从电机输出，负向电流产生正磁链，电机转子侧的电压电流沿正方向进入电机，电流沿正方向进入电机发动机定子与转子之间的线圈连接呈星形，定子两侧的相线圈电阻相等，转子两侧的相线圈电阻相等。在三相固定坐标系中，双馈发电机的数学模型是一组非线性微分方程，其时间变化系数是双馈电机转子旋转运动的结果，通常由坐标变换技术简化。
三、深入探讨新型双馈风力发电系统功率控制对策
GSC控制策略说明。对于双馈感应发电机组定子输出有功功率波动，需要发挥GSC控制系统的作用，实现有效补偿目标，实现实际输出功率与期望网络互联功率的统一。在电网中，采用电压导向矢量控制策略可有效实现功率分离操作，识别有源无功外圈指标，加强GSC变换器控制。RSC控制策略简介。RSC控制需要最大风控制来确定定子端部的有效功率，从而从根本上促进风力的更广泛使用。定子端部的有源无功分离工作采用双馈发电机磁场定向矢量控制策略实现。应用最大风力发电控制跟踪计算方法，得到有源电力外圈指令，通过电力标准操作得到无功外圈指标，实现控制器功能，调试误差，基本满足要求。
四、对仿真操作过程的分析和介绍
在模拟过程中，1.5兆瓦的双馈风力发电系统暂停如下。变行为模式下稳定功率输出的分析。执行120秒的模拟实验，以在指定时间内有效模拟风速并指定特定值。为了准确地描述风速的随机性和间断性，我们可以使用几种风，如风暴潮、基本风、随机风和渐变风，我们依靠它们的不同速度来达到实验目标。在风速的影响下定子输出功率在波动的趋势和方向上是一致的。组合的有功功率可以产生期望。如果方法相同，则曲线上的实际功率和所需功率可以重合。跟随一个平行点给定功率下的功率。在此跟踪行为中，需要有效跟踪功率，前提是并联连接点的相位清晰，以便系统能够有效跟踪整个功率，前提是指令相位。如果风速一致，增加储能装置模拟整个发电系统。在这种情况下结合功率变化，实现了精确的功率跟踪目标，并实现了适应变化的能力，同时反应速度非常快，能够达到0.2秒的标准，达到功率条件。功率调节要求直流母线电压限制为400v，以满足系统功率比的要求。
五、对实验过程的分析
实验中选择了绕线异步电机平台、直流发电机和蓄电池，使直流发电机处于电状态，模拟原有动机状态，充分利用蓄电池的储能功能。在具体实验中，模拟风速对发动机转速的影响，结合手动调节显示双馈感应发电机定子输出功率变化程度。
结束语
综上所述，本研究提出了一种新型的双馈风力发电系统，该系统将一个储能系统集成到一个直流母线中，与一个后变频器相连。采用GSC和响应面控制战略，提高了风力发电系统的稳定性，减少了风力发电系统互联点输出功率的波动。仿真结果表明，这种双馈风力发电系统策略即使风速波动、总输出功率变化和风力发电系统受到干扰，也能保持输出功率的稳定性。该战略提高了风力发电机的性能和响应能力。
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