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基于低阶频率响应模型的双馈风电机组下垂系数修正方法
摘要
本文研究了基于低阶频率响应模型的双馈风电机组下垂系数修正方法。首先介绍了双馈风电机组的基本工作原理和下垂风机的特点。接着讨论了下垂控制的根据和下垂系数的修正方法。通过建立低阶频率响应模型对下垂系数进行修正，并在MATLAB/Simulink仿真平台上进行验证。仿真结果表明，该修正方法能够有效提高下垂风机的响应速度和稳定性，降低振荡幅值，并提高风电机组的运行效率。本文的研究结果对于风电行业的工程应用具有一定的指导意义。
关键词：双馈风电机组，下垂控制，下垂系数修正，低阶频率响应模型
Abstract
Thispaperdiscussesthemethodofmodifyingthedroopcoefficientofdoublyfedwindturbinebasedonlow-orderfrequencyresponsemodel.Firstly,thebasicworkingprincipleofdoublyfedwindturbineandthecharacteristicsofdroopwindturbineareintroduced.Thenthebasisofdroopcontrolandthemodificationmethodofdroopcoefficientarediscussed.Byestablishingalow-orderfrequencyresponsemodeltomodifythedroopcoefficient,andverifiedontheMATLAB/Simulinksimulationplatform.Thesimulationresultsshowthatthismodificationmethodcaneffectivelyimprovetheresponsespeedandstabilityofthedroopwindturbine,reducetheoscillationamplitude,andimprovetheefficiencyofwindturbineoperation.Theresearchresultsofthispaperhavecertainguidingsignificancefortheengineeringapplicationofwindpowerindustry.
Keywords:doublyfedwindturbine,droopcontrol,droopcoefficientmodification,low-orderfrequencyresponsemodel
1.引言
随着全球清洁能源的需求增加，风力发电已经成为了一种广泛应用的可再生能源。其中，双馈风电机组作为一种新型的风力发电机组，其具有灵活性高、效率高、适应性强等优点，已成为目前风力发电机组的主流。然而，在双馈风电机组的控制系统中，下垂控制是最为关键的环节之一。
下垂控制是双馈风电机组中实现风机转速控制的重要手段。下垂控制具有响应速度快、调节范围广、运行可靠等特点，因此被广泛应用于双馈风电机组中。然而，在实际应用中，由于风速、载荷和网络扰动等因素的影响，下垂风机的响应速度和稳定性可能会受到影响，从而降低风电机组的运行效率。因此，进一步提高下垂控制的性能具有一定的工程应用意义。
本文针对双馈风电机组下垂控制中的下垂系数进行了研究，提出了基于低阶频率响应模型的下垂系数修正方法，并在MATLAB/Simulink仿真平台上进行了验证。仿真结果表明，该修正方法能够有效提高下垂风机的响应速度和稳定性，降低振荡幅值，并提高风电机组的运行效率。
2.双馈风电机组的基本工作原理
双馈风电机组由风机、变速器、输电线路和控制系统等组成。其中，风机是转化风能为机械能的主要零部件，主要由叶轮、塔架、轴承、发电机等组成。风机最终输出的为交流电，而交流电是需要与电网进行连接的，因此需要使用变频器和配电系统完成电能传输。
双馈风电机组的特点是发电机转子上有两组绕组，分别是定子绕组和转子绕组。转子绕组由稳态转速电源供电，因此其转速可以控制，定子绕组的电压大小和频率受电网的控制。在发电机运行过程中，风机转速可能会受到风速、负载和网络扰动等因素的影响，因此需要进行相应的控制以保持稳定运行。
3.下垂控制的根据
下垂控制是双馈风电机组控制系统中实现风机转速控制的核心环节。下垂风机的基本原理是，通过控制转子电压的大小使发电机的风机转速达到期望值。具体来说，下垂风机将控制信号分别送入转子侧和定子侧，并通过不断调整转子电压的大小来控制风机转速。
下垂控制中主要涉及的参数为下垂系数和下垂时间常数。其中，下垂系数是指风机转速与电网频率之间的变化速率的比值，通常取值在0.8~1.