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基于转矩偏差的双馈风力发电机有功功率平滑控制
摘要
在现代风力发电系统中，双馈风力发电机是一种被广泛应用且效果较好的设备。本文针对双馈风力发电机中存在的一些问题，提出了一种基于转矩偏差的有功功率平滑控制方法。该方法既能够保证风力发电机的运行稳定性，同时又能够提高风力发电机的发电效率。本文在理论模型的基础上进行了仿真实验，结果表明，该方法具有良好的控制效果，能够有效地解决双馈风力发电机中存在的问题。
关键词：双馈风力发电机；有功功率平滑控制；转矩偏差；发电效率；稳定性
Abstract
Inmodernwindpowergenerationsystems,doubly-fedwindturbinesarewidelyusedandhavegoodperformance.Thispaperproposesasmoothactivepowercontrolmethodbasedontorquedeviationtoaddresssomeissueswithdoubly-fedwindturbines.Themethodcanensurethestabilityofwindturbineswhileimprovingtheirefficiency.Basedonthetheoreticalmodel,simulationexperimentswereconducted.Theresultsshowthatthemethodhasgoodcontrolperformanceandcaneffectivelysolvetheproblemsindoubly-fedwindturbines.
Keywords:Doubly-fedwindturbine;Smoothactivepowercontrol;Torquedeviation;Powergenerationefficiency;Stability
一、绪论
随着环保理念的普及和能源危机的加剧，风力发电作为一种清洁的、可再生的新型能源逐渐被人们所关注和推广。风力发电系统由风机、发电机、电能转换系统和控制系统等组成，其中发电机作为核心部件起着关键的作用。
双馈风力发电机作为一种成熟的风机发电技术，已经广泛应用于各种风力发电系统中。双馈风力发电机的特点是转子既有定子也有转子绕组，因此可以将风机的功率转换为电能输出。
然而，在实际应用中，双馈风力发电机存在着一些问题。例如，在某些情况下，转矩偏差会导致发电系统运行不稳定；在一些低风速条件下，风机效率较低，不能够最大化利用风能；另外，双馈风力发电机的发电效率也需要进一步提高。
为了解决这些问题，本文提出了一种基于转矩偏差的有功功率平滑控制方法，可以同时解决双馈风力发电机中存在的多个问题，具有一定的理论和实际应用价值。
二、双馈风力发电机的原理
双馈风力发电机的结构和传统的异步风力发电机类似，但旋转部分有双馈绕组。图1是双馈风力发电机的结构示意图。
图1双馈风力发电机的结构示意图
双馈风力发电机通常由三个主要部分组成，即转子部分、定子部分和电力转换部分。定子上的绕组由网极和主极绕组组成，而转子上的绕组则由双馈绕组和调速绕组组成。
转矩偏差是指转子中心线和定子中心线之间的偏移量，它是双馈风力发电机的一个重要参数。当转矩偏差越大时，发电机内部的电力和机械能之间的传递效率就越低，可以导致发电效率和系统稳定性的降低。
三、基于转矩偏差的有功功率平滑控制方法
为了解决双馈风力发电机中存在的问题，本文提出了一种基于转矩偏差的有功功率平滑控制方法。该方法的主要思想是通过控制双馈风力发电机的转矩偏差来实现对有功功率的平滑控制。
具体地，当风速较低时，为了提高风机的效率，可以采用增加转矩偏差的方法来增加风机的输出功率；当风速较高时，为了保证系统的稳定性，可以采用减小转矩偏差的方法来减少风机的输出功率。由于转矩偏差的大小对风机的输出功率有重要影响，因此基于转矩偏差的有功功率平滑控制方法可以有效地控制风机的输出功率，并提高系统的稳定性和发电效率。
四、仿真实验及分析结果
本文在Matlab/Simulink环境下建立了基于转矩偏差的双馈风力发电机模型，并进行了实验仿真。模型中包括了双馈风力发电机的转子部分、定子部分和电力转换部分，以及控制器等组件。仿真实验的主要目的是验证本文提出的基于转矩偏差的有功功率平滑控制方法的有效性。
图2是双馈风力发电机的有功输出功率波形图，其中横轴为时间，纵轴为有功功率值。从图2可以看出，采用本文提出的基于转矩偏差的有功功率平滑控制方法可以使得风力发电机的输出功率得到了有效地平滑控制，系统的稳定性得到了很好的保证且发电效率较高。
图2双馈风力发电机的有功输出功率波形图
五、结论
本文提出了一种基于转矩偏差的双馈风力发电机有功功率平滑控制方法