双馈发电机定子三相绕组接工频电网,转子绕组与幅值、频率、相位和相序均可调节的四象限变频器相连。与其它变速恒频风力发电系统相比,双馈风力发电系统所需变频器容量较少,可实现发电机定子有功功率和无功功率的独立调节『1 。因此 ,变速恒频双馈发电机正受到风力机生产商和风力发电运行部 门的青睐和重视。
近年来,已有 一些文献 对其最 大风 能捕获 策略进 行 了研究,主要方法有叶尖速L~(Tip Speed Ratio:TSR)控制;爬 山法(Hill Climb Searching:HCS)和功率信号反馈(Power Signal Feedback:PSF)控制等。由于 TSR控制需要实时精确的测量风速,往往导致在实际控制中较为困难;HCS则是通过实时测量风力机转速和输出功率,利 用经典数学寻优方法跟踪最大输 出功率点,该方法避免了测量风速的问题,但由于需要实时测量风力机输出功率和风力机转速,并且其测量时间往往影响控制精度,通常需要在一定的风力机模拟实验中才能取得。PSF控制则是利用风力机特性和双馈电机功率流特性实现定子有功功率的控制,从而实现发电机转速的调节。该方法同样可在不需要直接测量风速 的前提下获得最大风能的捕获,但其精度决定于定子有功功率给定值的计算和控制。虽然也有一些文献利用智能控制策略对上述一些方法加以了改进,但以上方法几乎忽略了双馈发电机本身效率 的问题。由于发电机效率会随着电机参数和运行工况的变化而改变。为此,本文提 出一种不依赖于风速测量,既可实现最大风能捕获又具有较高的运行效率的最大输出功率控制策略。以风能最大捕获和双馈发电机铜耗最小化为目标,推导定子有功和无功功率的最优数学模型,应用动态同步轴系的双通道励磁控制策略实现系统最优功率控制。