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基于本地模式的DFIG风电场无功控制策略
基于本地模式的DFIG风电场无功控制策略
摘要：
风电场作为可再生能源的一种，正逐渐成为国际上的主要发展方向。同时，风电场的无功控制也是风电场运行中的重要一环。本文研究基于本地模式的双馈感应发电机（DFIG）风电场无功控制策略，通过分析DFIG的特性、无功功率的生成机理以及现有的无功控制技术，提出了一种优化的控制方案，并通过仿真实验验证了该方案的有效性。
关键词：风电场；双馈感应发电机；无功控制；本地模式；优化方案
引言：
随着全球对可再生能源的需求不断增加，风电场作为其中的一种形式逐渐崭露头角。然而，风电场作为一种分布式发电系统，存在着一系列的电力质量问题，其中之一就是无功功率的控制。DFIG作为风电场中最常见的发电机类型，无功控制对于提高系统的稳定性和可靠性至关重要。本文将采用本地模式的控制策略，以提高DFIG风电场的无功控制效果。
1.DFIG的特性和无功控制机理
1.1DFIG特性
DFIG由一个转子和一个固定的定子组成，其转子上有一个由AC-DC-AC变流器控制的电气励磁装置。DFIG的主要特点是其转子上的部分功率可以通过定子而不是转子输出，因此可以直接控制这部分输出功率。这种特性使DFIG成为风电场中无功控制的理想选择。
1.2无功控制机理
无功功率是指不对外做功的功率，它与电网的电压相位有关。DFIG无功功率的生成主要是通过改变定子、转子之间的电压相位差来实现的。当电网电压相位和DFIG的电压相位一致时，DFIG的无功功率最小，当电网电压相位和DFIG的电压相位相差90度时，DFIG的无功功率最大。因此，通过控制DFIG的电压相位差，可以实现对无功功率的控制。
2.现有的无功控制技术
在DFIG风电场的无功控制中，目前主要采用的技术有电压调制控制、无功调制控制和容性补偿控制等。电压调制控制是通过改变DFIG的励磁电流来实现无功控制；无功调制控制是通过改变换流器的触发角来实现无功控制；容性补偿控制是通过添加并联的电容器来实现无功控制。
3.基于本地模式的DFIG风电场无功控制策略
本地模式是一种先进的无功控制策略，其核心思想是通过根据风机风速和电网电压的变化来调整DFIG的无功功率输出。本地模式的控制策略主要包括风电场的响应模型和风电场的功率预测模型。
3.1响应模型
风电场的响应模型是建立在电网故障的情况下，风电场无功功率输出的变化情况。通过建立风电场的响应模型，可以更好地预测风电场在电网故障下无功功率的变化情况，从而采取相应的无功控制策略。
3.2功率预测模型
功率预测模型是根据风机的风速和电网的电压来预测DFIG无功功率的输出变化。通过建立功率预测模型，可以预测DFIG无功功率的变化情况，从而采取相应的控制策略，提前调整DFIG的无功输出。
4.仿真实验与结果分析
本文通过Matlab/Simulink软件搭建了DFIG风电场的仿真模型，并进行了一系列的仿真实验。实验结果表明，基于本地模式的DFIG风电场无功控制策略可以有效地控制DFIG的无功功率输出，提高系统的稳定性和可靠性。
结论：
本文研究了基于本地模式的DFIG风电场无功控制策略，通过分析DFIG的特性和无功功率的生成机理，提出了一种优化的控制方案。通过仿真实验验证了该方案的有效性，实验结果表明，基于本地模式的DFIG风电场无功控制策略可以有效地提高系统的稳定性和可靠性。这对于未来风电场的建设和运营管理具有重要的指导意义。
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