風(fēng)電機組的控制及并網(wǎng)

風(fēng)電機組的控制及并網(wǎng)第一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/20231一

前言1、風(fēng)力發(fā)電研究的背景和意義

風(fēng)力發(fā)電是電力可持續(xù)發(fā)展的最佳戰(zhàn)略。技術(shù)創(chuàng)新使風(fēng)電技術(shù)日益成熟，具有市場競爭能力，風(fēng)電作為一項高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)而將帶來的巨大前景。風(fēng)力發(fā)電將能迅速緩解我國能源急需和電力短缺的局面，是解決邊遠農(nóng)村供電的重要途徑，減少資源消耗和環(huán)境污染,減少溫室氣體等有害氣體的排放,緩解全球變暖,保護環(huán)境，有著巨大的社會效益和經(jīng)濟效益,中央把風(fēng)力發(fā)電自主創(chuàng)新提高到戰(zhàn)略高度，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究和產(chǎn)業(yè)化對于我國的發(fā)展具有深遠的意義。第二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/20232近年來，風(fēng)力發(fā)電在技術(shù)上日趨成熟，商業(yè)化應(yīng)用不斷提高，同時，風(fēng)力發(fā)電的成本也在不斷降低，這為充分利用風(fēng)能提供了諸多有利條件?，F(xiàn)就當(dāng)前流行的幾種風(fēng)電系統(tǒng)的控制方式和風(fēng)電機組并網(wǎng)的相關(guān)問題做下簡單介紹第三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/20233二變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)經(jīng)歷了從恒速恒頻風(fēng)電系統(tǒng)到變速恒頻風(fēng)電系統(tǒng)的演變過程。早期的風(fēng)電系統(tǒng)中大多采用恒速恒頻風(fēng)電系統(tǒng)，恒速恒頻風(fēng)電系統(tǒng)的發(fā)電機轉(zhuǎn)速保持不變，其運行范圍比較窄，因此逐步被后來的變速恒頻系統(tǒng)所取代。變速恒頻風(fēng)電系統(tǒng)的發(fā)電機的轉(zhuǎn)速能隨風(fēng)速的變換而變換，能夠按照最佳效率運行，變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)是當(dāng)今風(fēng)電系統(tǒng)發(fā)展的一個趨勢。第四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/20234變速恒頻指在風(fēng)力發(fā)電過程中發(fā)電機的轉(zhuǎn)速可隨風(fēng)速變化，而通過其他控制方式來得到恒頻電能。采用變速恒頻發(fā)電方式,就可按照捕獲最大風(fēng)能的要求,在風(fēng)速變化的情況下實時地調(diào)節(jié)風(fēng)力機轉(zhuǎn)速,使之始終運行在最佳轉(zhuǎn)速上,從而提高了機組發(fā)電效率,優(yōu)化了風(fēng)力機的運行條件。第五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/20235

圖2.1變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)框圖

第六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/20236(1)風(fēng)力機把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為動能。(2)變速齒輪箱進行轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換，將風(fēng)力機的低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為發(fā)電機運行所需要的高轉(zhuǎn)速。(3)風(fēng)力發(fā)電發(fā)電機把風(fēng)力機輸出的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?4)發(fā)電機側(cè)變流器由自關(guān)斷器件（如GIR、IGBT、GTO等）構(gòu)成的AC/DC變流器，采用一定的控制方法將發(fā)電機發(fā)出的變頻的交流轉(zhuǎn)換為直流。第七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/20237(5)直流環(huán)節(jié)：一般直流環(huán)節(jié)的電壓控制為恒定。(6)網(wǎng)側(cè)變流器由自關(guān)斷器件構(gòu)成的DC/AC變流器，采用某種控制方法使直流電轉(zhuǎn)變?yōu)槿嗾也ń涣麟姡ㄈ?0Hz、690V的三相交流電），并能有效的補償電網(wǎng)功率因數(shù)。(7)變壓器通過變壓器以及一些開關(guān)設(shè)備和保護設(shè)備，把電能變?yōu)楦邏航涣麟姡ㄈ?1kV或33kV等）。第八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202382.1變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的分類

在變速恒頻風(fēng)電系統(tǒng)中，主要有以下幾種風(fēng)電系統(tǒng)：(a)永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng);(b)繞線轉(zhuǎn)子型異步雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng);(c)異步電機風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng);(d)無刷雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng);但目前應(yīng)用較為廣泛且較有發(fā)展前景的主要是雙饋式和永磁直驅(qū)式。第九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/20239圖2.2永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)第十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202310永磁直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)的風(fēng)輪與永磁同步發(fā)電機直接相連，無需升速齒輪箱，同時轉(zhuǎn)子為永磁式結(jié)構(gòu)，無需勵磁繞組，因此不存在勵磁繞組的損耗，提高了效率。另外轉(zhuǎn)子上沒有滑環(huán)，運行更加安全可靠。缺點是永磁體增加了電機的成本，永磁物質(zhì)具去磁性，并且電機的功率因數(shù)不可控。永磁直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)是未來風(fēng)電系統(tǒng)發(fā)展的一個重要方向。第十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202311圖2.3繞線轉(zhuǎn)子型異步雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)第十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202312它的優(yōu)點是：1：減小了逆變器損失，因為逆變器功率只需為整個系統(tǒng)總功率的1/4，這是因為變流器只需要控制轉(zhuǎn)子滑差功率。2：減小逆變器和電磁噪聲濾波損失。3：在外部擾動下，雙饋電機具有更好的魯棒性和可靠性。雙饋電機的缺點就是使用滑環(huán)，需要定期維修，這極為不方便，尤其是用于海上風(fēng)力發(fā)電時。第十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202313圖2.4異步電機風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)第十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202314使用異步電機具有以下優(yōu)點：1：異步電機相當(dāng)結(jié)實，無電刷，可靠，經(jīng)濟而普遍。2：整流器可產(chǎn)生用于電機的可調(diào)勵磁。3：快速瞬態(tài)響應(yīng)。4：當(dāng)有剩余容量時，逆變器可作為無功或諧波補償器。它的缺點主要有：1：復(fù)雜的系統(tǒng)控制（FOC），其性能依靠對于電機參數(shù)的了解，而電機參數(shù)是隨溫度和頻率而變化。2：為了滿足電機的磁場需要，定子側(cè)變流器容量要比額定功率高30~40%。第十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202315圖2.5無刷雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)第十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202316這種采用無刷雙饋發(fā)電機的控制方案除了可實現(xiàn)變速恒頻控制，降低變頻器的容量外，還可實現(xiàn)有功、無功功率的靈活控制，對電網(wǎng)而言可起到無功補償?shù)淖饔?，同時發(fā)電機本身沒有滑環(huán)和電刷，既降低了電機的成本，又提高了系統(tǒng)運行的可靠性。第十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202317

變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的特點是風(fēng)力機和發(fā)電機的轉(zhuǎn)速可在很大范圍內(nèi)變化而不影響輸出電能的頻率?？梢酝ㄟ^適當(dāng)?shù)目刂?，使風(fēng)力機的轉(zhuǎn)速可變，使風(fēng)力機的尖速比處于或接近于最佳值，從而最大限度的利用風(fēng)能。2.2變速恒頻機組的控制第十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202318圖2.6風(fēng)力機的輸出功率與發(fā)電機轉(zhuǎn)速的關(guān)系圖第十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202319變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機組的運行分三個階段。(1)起動階段。發(fā)電機轉(zhuǎn)速從靜止上升到切入速度。在切入速度以下，發(fā)電機并沒有工作，機組在風(fēng)力作用下作機械轉(zhuǎn)動，并不涉及發(fā)電機變速的控制。(2)在變速運行階段。發(fā)電機轉(zhuǎn)速被控制以跟蹤風(fēng)速的變化，從而獲取最大的能量。(3)功率恒定階段。在額定風(fēng)速以上，風(fēng)力發(fā)電機組的機械和電氣極限要求轉(zhuǎn)子速度和輸出功率維持在限定值以下。第二十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202320圖2.7變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機組的主控制框圖第二十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202321根據(jù)變速風(fēng)力發(fā)電機組在不同區(qū)域的運行將基本控制策略確定為：(1)低于額定風(fēng)速時，通過對變頻器進行控制，從而控制發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩，以改變發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，從而能在在變速運行區(qū)域跟蹤曲線，風(fēng)力發(fā)電機受到給定的功率-轉(zhuǎn)速曲線控制，獲得最大能量。(2)風(fēng)力機在高于額定風(fēng)速時，進入功率恒定區(qū)，通過對槳距角和發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩的控制，跟蹤曲線，并保持輸出穩(wěn)定。第二十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202322圖2.8變速恒頻風(fēng)力機的輸出功率與風(fēng)速的關(guān)系圖第二十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202323三基于雙PWM的永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)控制由于風(fēng)速的隨機性，輸入到發(fā)電機的能量也在不斷地變化，然而，同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)速和電網(wǎng)頻率之間是剛性耦合的，不可直接并網(wǎng)?，F(xiàn)在一般采取的方法是在同步發(fā)電機和電網(wǎng)之間采用交-直-交變頻系統(tǒng)，使得這一問題得到解決，該系統(tǒng)有以下優(yōu)點：第二十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/2023241、由于采用交-直-交變頻系統(tǒng)，使發(fā)電機組工作頻率與電網(wǎng)頻率相互獨立，因此不必?fù)?dān)心并網(wǎng)時可能出現(xiàn)的失步問題。發(fā)電機可以運行在不同轉(zhuǎn)速下，最大限度地捕捉風(fēng)能。2、采用變頻裝置進行輸出控制，并網(wǎng)時沒有電流沖擊，對系統(tǒng)幾乎沒有影響。第二十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202325目前在變速恒頻發(fā)電領(lǐng)域中，直驅(qū)永磁同步發(fā)電機組較受歡迎。永磁同步電機結(jié)構(gòu)簡單，沒有勵磁繞組，節(jié)省了電機的用銅量，無電刷，無滑環(huán)，消除了轉(zhuǎn)子損耗，運行可靠。直驅(qū)永磁同步發(fā)電機與風(fēng)力機直接耦合，省去了變速箱，提高可靠性，減少系統(tǒng)噪聲，降低了維護成本。是未來風(fēng)電機組發(fā)展的一個重要方向。第二十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202326圖3.1基于雙PWM的永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)圖第二十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202327采用了低速（多級）交流同步永磁發(fā)電機，因此在風(fēng)力機與交流發(fā)電機之間不需要安裝升速齒輪箱。優(yōu)點主要有以下：(1)不采用齒輪箱，使機組的工作壽命更加有保障。(2)避免了齒輪箱部件的維修及更換。(3)由于發(fā)電機具有大的表面，散熱條件更加有利，可以使發(fā)電機運行時的溫升降低，減小發(fā)電機溫升的起伏。(4)使用這種風(fēng)力發(fā)電結(jié)構(gòu)，在低風(fēng)速時也具有較高的效率。第二十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202328采用PWM整流器可以對功率因數(shù)進行控制，從而降低了發(fā)電機的銅耗和鐵耗，并且PWM整流器可提供幾乎為正弦的電流，因而減少了發(fā)電機側(cè)的諧波電流。直流環(huán)節(jié)并有一大電容，可維持電壓恒定。電網(wǎng)側(cè)串聯(lián)電感可用于濾波。通過控制系統(tǒng)的控制，將永磁電機發(fā)出的變頻變幅值電壓通過網(wǎng)側(cè)逆變器轉(zhuǎn)化為可用的恒頻電壓，并達到俘獲最大風(fēng)能的目的。第二十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202329圖3.2永磁直驅(qū)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制框圖第三十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202330對于發(fā)電機側(cè)的整流器，在同步旋轉(zhuǎn)(d,q)坐標(biāo)系中采取電流矢量解耦控制，從而可以獨立控制有功無功電流，實現(xiàn)無靜差控制。控制結(jié)構(gòu)如圖3.2所示,采用速度外環(huán)，電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制方式。其中外環(huán)速度參考值由最大功率點跟蹤算法得出,它根據(jù)發(fā)電機實際轉(zhuǎn)速和輸出有功功率的變化得出一個最優(yōu)的參考速度，發(fā)電機在該轉(zhuǎn)速下運行便能獲得最大的能量。第三十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202331參考速度w*與實際電機速度w相比較，通過比例積分控制器得到有功電流參考iq*。令無功電流參考id=0，由于發(fā)電機轉(zhuǎn)矩T=kiq，即發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩與有功電流iq成正比，可以通過調(diào)節(jié)iq跟從iq*來控制發(fā)電機轉(zhuǎn)矩，從而改變發(fā)電機轉(zhuǎn)速w，保證發(fā)電機轉(zhuǎn)速為給定的最優(yōu)轉(zhuǎn)速的w*。第三十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202332通過逆變器控制，保持了直流電壓的恒定，使其能穩(wěn)定的向電網(wǎng)輸送電能，并且通過電流內(nèi)環(huán)解耦控制，逆變器輸出電流與電網(wǎng)電壓的頻率始終為一致，在電網(wǎng)正常運行時，當(dāng)無功需求為0時能保持功率因素為一，并且在特殊情況時能向電網(wǎng)提供無功功率。第三十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202333其中給定直流電壓Ud*與實際檢測到的直流連接環(huán)電壓Ud相比較，所得誤差信號經(jīng)比例積分控制器調(diào)節(jié)產(chǎn)生有功參考電流iq*，而無功功率外環(huán)產(chǎn)生無功電流id*。電壓環(huán)外環(huán)控制直流電壓穩(wěn)定，可以使逆變器穩(wěn)定地向電網(wǎng)傳輸功率，而無功功率環(huán)控制逆變器輸出無功功率，從而滿足電網(wǎng)對于無功功率的要求。電流內(nèi)環(huán)依然采用基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸的解耦控制，采用比例積分調(diào)節(jié)器作為電流環(huán)的控制器。第三十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202334通過電流內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)作用可得到控制整流器所需的電壓信號，采用SPWM調(diào)制法對其進行調(diào)制，即信號波與三角載波進行比較得開關(guān)信號Su,Sv,Sw對IGBT開關(guān)進行關(guān)斷和開通，即可實現(xiàn)控制目的。也可以采用空間矢量PWM調(diào)制法(SVPWM)對其進行調(diào)制。無論是在減小電動機電流諧波損耗，消除轉(zhuǎn)矩波動，提高控制系統(tǒng)性能，還是從逆變器直流側(cè)電壓利用率方面看，采用空間矢量方法調(diào)制都具有明顯的優(yōu)勢。第三十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202335采用Matlab7.0中Simulink根據(jù)PWM整流器的數(shù)學(xué)模型以及控制模型對系統(tǒng)進行建模仿真。取仿真參數(shù)為電機側(cè)交流電壓為500v，頻率為10赫茲，給定直流電壓U*為1300v，電網(wǎng)側(cè)交流電壓為220V，頻率為50赫茲。第三十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202336圖3.3直流電壓Udc仿真圖從圖3.3可以看出，在PWM控制下實際的直流電壓Udc迅速跟從給定的Udc*=1300V，保持了直流連接電壓為恒定值。第三十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202337圖3.4發(fā)電機輸出的電壓和電流仿真圖圖3.4為發(fā)電機輸出的電壓Ueu和電流ieu，其頻率為10赫茲，從圖中可以看出，通過0.06秒時間的調(diào)節(jié)，電流迅速穩(wěn)定下來，與發(fā)電機輸出電壓相位保持一致，即發(fā)電機側(cè)的功率因數(shù)為1。第三十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202338圖3.5電網(wǎng)側(cè)逆變器輸出電壓與電網(wǎng)電流仿真圖上圖為電網(wǎng)側(cè)輸出電壓Usa和輸出電流isa，由圖可以看出，經(jīng)過逆變器的控制，輸出電流由原來的10赫茲變?yōu)?0赫茲，與電網(wǎng)頻率完全同步，并且同電網(wǎng)電壓相位也保持一致，功率因數(shù)控制為一。第三十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202339圖3.6電網(wǎng)側(cè)逆變器輸出電流仿真圖第四十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202340在0~0.1秒時，電網(wǎng)側(cè)給定交流電流的幅值大小為給定is*=20A，在0.1秒以后，突然變化為25A。從圖可以看出當(dāng)給定is*發(fā)生變化時，通過直接電流PWM控制，電網(wǎng)電流的幅值能即時從20A變化到25A，跟從給定電流的變化，具有非常好的調(diào)節(jié)效果。第四十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202341

四

雙饋風(fēng)電機組的控制及并網(wǎng)圖4.1雙饋風(fēng)電機組的控制原理圖

4.1雙饋風(fēng)電機組的控制原理第四十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202342交流勵磁變速恒頻發(fā)電是在雙饋電機的轉(zhuǎn)子中施加轉(zhuǎn)差頻率的電壓(或電流)進行勵磁,調(diào)節(jié)勵磁電壓的幅值、頻率和相位,實現(xiàn)定子恒頻恒壓輸出。交流勵磁變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)原理性示意圖如上圖所示，發(fā)電機為三相繞線式異步發(fā)電機,定子繞組并網(wǎng),轉(zhuǎn)子繞組外接三相轉(zhuǎn)差頻率變頻器實現(xiàn)交流勵磁。當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率fm變化時,控制轉(zhuǎn)子勵磁電流頻率f2確保定子輸出頻率f1恒定。設(shè)p為極對數(shù),則有f1=pfm

±f2在不計鐵耗和機械損耗的情況下,可以得到雙饋發(fā)電機的能量流動關(guān)系第四十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202343式中,Pmech—轉(zhuǎn)子軸上輸入的機械功率;Pf—轉(zhuǎn)子回饋功率;P1—定子輸出功率;Pcu1—定子繞組銅耗;Pcu2—轉(zhuǎn)子繞組銅耗;s—轉(zhuǎn)差率。在忽略定、轉(zhuǎn)子繞組銅耗條件下,可近似為

Pf≈sP1第四十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202344由此可知,當(dāng)發(fā)電機處于亞同步速運行時,s>0,Pf>0,變頻器向轉(zhuǎn)子繞組送入有功功率;當(dāng)發(fā)電機處于超同步速運行時,s<0,Pf<0,轉(zhuǎn)子繞組向變頻器送入有功功率;當(dāng)發(fā)電機處于同步速運行時,s=0,Pf

=0,變頻器不向轉(zhuǎn)子繞組提供有功功率。第四十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/2023454.2雙饋發(fā)電機交流勵磁用變頻器

圖4.2雙PWM變頻器主電路第四十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202346交流勵磁雙饋發(fā)電機勵磁變頻器的結(jié)構(gòu)如圖所示。它分別由兩個“背靠背”連接的電壓型PWM變換器(分別記為轉(zhuǎn)子側(cè)變換器和網(wǎng)側(cè)變換器,總稱為雙PWM變換器)對轉(zhuǎn)子進行勵磁,轉(zhuǎn)子側(cè)變換器向轉(zhuǎn)子繞組饋入所需的勵磁電流,完成定子勵磁定向矢量控制任務(wù),實現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲和定子輸出無功的調(diào)節(jié)。當(dāng)電機亞同步速運行時,往轉(zhuǎn)子中注入能量,作逆變器運行;當(dāng)電機超同步速運行時,從轉(zhuǎn)子中吸收能量,作整流器運行,并通過網(wǎng)側(cè)變換器將能量回饋到電網(wǎng);當(dāng)電機以同步速運行時,向轉(zhuǎn)子饋入直流勵磁電流,實際作為斬波器運行。網(wǎng)側(cè)變換器運行模式與此類似,配合轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的運行,實現(xiàn)能量雙向流動。此外,網(wǎng)側(cè)變換器還需控制直流母線電壓恒定以及調(diào)節(jié)網(wǎng)側(cè)的功率因數(shù),使整個風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的無功調(diào)節(jié)更加靈活。第四十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/2023474.3雙饋風(fēng)電機組的控制圖4.3雙饋風(fēng)電機組的控制框圖ABC電網(wǎng)第四十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202348采用磁場定向矢量控制技術(shù)實現(xiàn)發(fā)電機的功率解耦控制，有功功率P無功功率Q分別與定子電流在m、t軸上的分量成正比調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩電流分量it1和勵磁電流分量im1可分別獨立地調(diào)節(jié)P和Q，實現(xiàn)功率解耦控制。第四十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/2023494.4雙饋風(fēng)電機組的并網(wǎng)發(fā)電機并網(wǎng)條件為：定子電壓和電網(wǎng)電壓的幅值﹑頻率以及相位相同。發(fā)電機并網(wǎng)控制就是在并網(wǎng)之前調(diào)節(jié)定子電壓，滿足并網(wǎng)條件后進行并網(wǎng)操作。發(fā)電機并網(wǎng)前定子空載，并網(wǎng)控制的實質(zhì)就是依據(jù)電網(wǎng)電壓（頻率﹑相位和幅值）信息，通過變換器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的勵磁電流，調(diào)節(jié)發(fā)電機定子電壓符合并網(wǎng)條件第五十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202350在雙饋風(fēng)電系統(tǒng)中，發(fā)電機與網(wǎng)側(cè)是柔性連接關(guān)系，可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵磁電流實現(xiàn)軟并網(wǎng)，避免并網(wǎng)時發(fā)生的電流沖擊和過大的電壓波動。雙饋風(fēng)力發(fā)電機組的并網(wǎng)方式主要有：(1)空載并網(wǎng)(2)帶獨立負(fù)載并網(wǎng)(3)孤島并網(wǎng)第五十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202351空載并網(wǎng)空載并網(wǎng)方式并網(wǎng)前發(fā)電機不帶負(fù)載,不參與能量和轉(zhuǎn)速的控制。為了防止在并網(wǎng)前發(fā)電機的能量失衡而引起的轉(zhuǎn)速失控,應(yīng)由原動機來控制發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速。有文獻介紹了雙饋電機空載并網(wǎng)控制，將矢量變換技術(shù)移植到發(fā)電機并網(wǎng)控制上，提出了一種基于定子磁鏈定向方式的空載并網(wǎng)控制策略。圖4.4給出了該種控制策略的控制框圖。交流發(fā)電機并網(wǎng)條件是發(fā)電機輸出電壓和電網(wǎng)電壓在幅值﹑頻率以及相位上完全相同。因而并網(wǎng)之前應(yīng)對發(fā)電機的輸出電壓進行調(diào)節(jié)，當(dāng)滿足并網(wǎng)條件時進行并網(wǎng)操作。第五十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202352圖4.4空載并網(wǎng)控制第五十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202353帶獨立負(fù)載并網(wǎng)方式并網(wǎng)前接有負(fù)載,發(fā)電機參與原動機的能量控制,表現(xiàn)在一方面改變發(fā)電機的負(fù)載、調(diào)節(jié)發(fā)電機的能量輸出,另一方面在負(fù)載一定的情況下,改變發(fā)電機轉(zhuǎn)速的同時,改變能量在電機內(nèi)部的分配關(guān)系。前一種作用實現(xiàn)了發(fā)電機能量的粗調(diào),后一種實現(xiàn)了發(fā)電機能量的細(xì)調(diào)。帶獨立負(fù)載并網(wǎng)方式,發(fā)電機具有一定的能量調(diào)節(jié)作用,可與原動機配合實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制,降低了對原動機調(diào)速能力的要求,但控制復(fù)雜,需要進行電壓補償和檢測更多的電壓、電流量。帶獨立負(fù)載并網(wǎng)方式第五十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6/25/202354輕型直流輸電技術(shù)（HVDCLight）在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用輕型直流輸電（HVDCLight）技術(shù)是在電壓源換流器（VSC）技術(shù)和全控型功率器件（GTO、IGBT、IGCT等）基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種直流輸電新技術(shù)，與傳統(tǒng)直流輸電比較，具有采用無源逆變工作方式，克服了傳