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双馈风力发电变流器控制策略研究
双馈风力发电变流器控制策略研究
摘要：随着风力发电逐渐成为新能源领域的重要代表之一，如何提高风力发电系统的效率、可靠性和稳定性成为了当前研究的重点之一。本文主要探讨了双馈风力发电变流器控制策略的研究。首先介绍了双馈风力发电系统结构及其优缺点，然后详细分析了双馈风力发电变流器的控制策略，包括电子式控制、矢量控制和模糊控制等方法。最后，对未来的发展进行了预测。
关键词：双馈风力发电系统；变流器控制策略；电子式控制；矢量控制；模糊控制
一、引言
随着环保意识日益提高和全球气候变化不断加剧，新能源领域逐渐成为了人们关注的热点之一。在所有新能源中，风力发电作为一种清洁、可持续、可再生的能源形式，得到了广泛的应用。而风力发电的核心部分是风力发电系统，风力发电系统又由风机、传动系统、发电机、控制系统等组成。其中，风力发电机是风力发电系统的重要组成部分，直接影响了风力发电的效率、可靠性和稳定性。
目前，主流的风力发电机是变速常数电磁耦合发电机、永磁同步发电机和双馈风力发电机。相比于其他风力发电机，双馈风力发电机具有启动转矩大、短路电流小、自适应调节特性等优点。而双馈风力发电变流器则可以将双馈风力发电机产生的电能转化为交流电，最终输出给电网。因此，双馈风力发电变流器的控制策略对于风力发电系统的性能具有至关重要的作用，本文将对此作出探讨。
二、双馈风力发电系统结构及其优缺点
1、双馈风力发电系统结构
双馈风力发电系统一般由三个部分组成：风机、传动系统和发电机。其中，发电机是整个系统的核心部分，它将风机所带入的能量转化为电能输出。而风机和传动系统则是这个过程中实现能量传递的媒介。
双馈风力发电机可以分为转子和定子两部分。其转子由转子电路所连接的两组馈电绕组构成，而定子则由定势电路和恒势电路组成。转子电路既可以为普通的一个接触式电阻器，也可以为现实控制的电容器。变流器部分一般由电容滤波器、IGBT逆变器、控制器组成正常的单元。
2、双馈风力发电系统的优缺点
2.1优点
相比于其他风力发电机，双馈风力发电机具有以下优点：
1）启动转矩大，启动性能好。
2）短路电流小，对电网影响小。
3）适应性强，能够自适应调节，提高了系统的稳定性和可靠性。
2.2缺点
双馈风力发电系统存在以下缺点：
1）系统稳定性依赖于转子位置，故出现相应问题需要维修。
2）系统的能量转换效率不高。
三、双馈风力发电变流器的控制策略
双馈风力发电变流器的控制策略是实现最终输出功率的关键。对于双馈风力发电变流器，主要控制方式包括电子式控制、矢量控制和模糊控制等，下面将对这些控制方式进行详细分析。
1、电子式控制
电子式控制是一种最基本的控制方式，它将双馈风力发电变流器和电网之间的连接使用一个自适应的控制器控制。该控制器响应电网的需求来调整输出功率并控制功率因数。电子式控制的主要优点是控制策略简单，易于实现，但是其对于变流器输出电压的误差和谐波的抑制能力较差，无法精确控制输出功率。
2、矢量控制
矢量控制是一种最常用的控制方式，它对电机内部空间电磁场向量进行分析和控制来达到控制目的。它使用交错、矢量估算和其他技术来实现系统所需的动态响应。矢量控制的主要优点是控制精度高、输出电压质量好，但是该控制策略的计算量较大，对系统的硬件和软件要求较高。
3、模糊控制
模糊控制是一种模糊逻辑控制技术，它将输入量转化为模糊度和输出量模糊度的形式。模糊控制通过选择适当的模糊函数集和模糊推理方法，使系统具有良好的自适应性和鲁棒性。模糊控制的主要优点是具有良好的鲁棒性和自适应性，但是其对于模糊度定量化误差的影响较大，难以精确控制输出功率。
四、未来的发展预测
未来，双馈风力发电变流器的控制策略将不断完善和发展。随着计算机技术、控制理论和电力电子技术的不断发展，双馈风力发电系统的控制策略有望实现更高的效率、更稳定的性能和更优化的参数控制。同时，为了实现风力发电系统与电网的更好互动，新的分布式控制算法也将逐渐应用于风力发电系统中。
结语
随着新能源领域的不断发展，双馈风力发电系统作为其中的重要一员，其性能的提高是当前最热门的研究方向之一。本文从双馈风力发电变流器控制策略的角度进行了探讨，介绍了电子式控制、矢量控制和模糊控制等方法。未来，随着技术的不断发展和完善，双馈风力发电系统的控制和调节将会更加智能化、高效化和稳定化。