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依照多控件抉择的多馈传感电机风能发电程序的预设

时间:2013-1-8 8:41:00   来源:中国发电机网   添加人:admin

  忽略转子电阻,转子磁链的微分在旋转坐标系下表达为:d7rdt=V-RrIrUVr(可见转子磁链的微分可以归为转子电压的变化:转子磁链按照转子电压矢量的方向移动,速度和电压矢量的幅值成比例。在三相PWM整流器中,六个电力电子开关的操作产生了8个不同的电压矢量。

  在每个采样周期Ts里,只要已知定子磁链位置就可以求出每个电压矢量对转子磁链的调节作用。进一步可以得到这些电压矢量对变量|7r|sinH和|7r|cosH调节作用,这样有功功率和无功功率的控制就转化为对这8个电压矢量的调节。采用开关表的直接功率控制策略就是通过最佳开关表来适当选取这8个电压矢量,使无功功率和有功功率能够高效地跟踪给定值,其原理结构图。

  采用开关表的DPC策略原理图显示了DPC控制策略的原理结构图,在这种策略中每个采样周期里,通过有功功率和无功功率滞环控制器输出有功和无功功率的控制量Sp、Sq,再结合定子磁链在扇区HN(1-6)的具体位置,由最佳开关表后就可以输出最佳的电压矢量。在这个系统中,为了保证功率的控制精度,采样频率必须足够高,通常高达数十kHz,而且不是恒定值。同时变流器的开关频率又非常依赖于运行条件,比如运行时的有功和无功功率、滞环控制器的带宽设定及转子转差率等等。高频的采样和开关动作给系统设计增加了很大的难度,这主要包括两点:其一开关动作造成的功率损耗难以计算,这对设计冷却系统不利;其二高频变化的开关频率,使得定子电流的谐波成分随着运行状况而变化,如何设计交流滤波器,避免它们流入电网,将会更加复杂。

  仿真系统中电机从零时刻开始启动,整个仿真过程历时4秒。在第3秒时风力突变,转矩为原来的两倍。采集的转子速度波形和有功功率,无功功率波形如下(纵坐标标幺值表示):转子转速波形有功功率和无功功率波形如可见,转子在2秒内由静止加速运行于给定速度,发生在第3秒时刻的风力突增对转子转速略有影响,0.5秒的暂态过程后重新回到给定速。

  可见,无功功率在初始0.3秒后就稳定于给定值0;有功功率在2.5秒时刻到达给定值1,风力突增后再次进入暂态过程,0.6秒后达到新的稳定状态。有功和无功分别调节,保持了很高的功率因数和动态响应能力,对于突然变化的电机转矩能够做出相应的快速调节。

  结束语本文分别论述了基于开关表的直接功率控制策略以及基于空间矢量调制的直接功率控制的思想和实现,进一步利用Matlab中的Simullink建立了单机并网的DFIG发电系统的仿真模型。仿真结果表明,运用该策略,本系统可以实现有功和无功功率的独立调节,而且在模拟风速突变的仿真分析中,此系统能迅速跟踪给定值,经历很短时间后再次稳定运行,表现出良好的动态响应能力。结果证明了本文提出的直接功率控制策略对双馈感应电机具有优秀的控制能力。