王瑞新，王 毅，孫 品

（華北電力大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院，河北 保定 071003）

全功率驅(qū)動(dòng)的異步風(fēng)電機(jī)組的控制策略研究

王瑞新，王 毅，孫 品

（華北電力大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院，河北 保定 071003）

通過(guò)全功率PW M變流器并網(wǎng)的籠型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 （the Full Rated Converter Induction Generator，F(xiàn)RC－IG），以其低成本、高可靠性和易維護(hù)的特點(diǎn)引起了人們的關(guān)注。在分析籠型異步風(fēng)電機(jī)組數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，對(duì)全功率PW M變流器的控制策略進(jìn)行了研究，給出了基于轉(zhuǎn)矩給定的最大功率跟蹤控制策略，通過(guò)對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)間接控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)跟隨最大功率曲線。網(wǎng)側(cè)變流器采用并網(wǎng)電壓控制策略，根據(jù)并網(wǎng)電壓的幅值來(lái)調(diào)節(jié)無(wú)功功率抑制電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，在保證風(fēng)電機(jī)組安全運(yùn)行的同時(shí)降低了機(jī)組并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的影響。仿真結(jié)果表明所采用的控制策略能很好地實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的最大風(fēng)能跟蹤，降低并網(wǎng)點(diǎn)電壓波動(dòng)。在電網(wǎng)電壓故障期間，并網(wǎng)電壓控制策略還可以有效地提高機(jī)組的低電壓穿越能力，保障風(fēng)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。

籠型異步發(fā)電機(jī)；最大功率跟蹤；風(fēng)力發(fā)電；全功率變流器

0 引言

近年來(lái)風(fēng)力發(fā)電得到了迅速發(fā)展，并且開始在電力供應(yīng)中發(fā)揮重要作用。變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可以在不同的風(fēng)速下調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速，從而捕獲到最大風(fēng)能，相對(duì)于定速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在效率和可控性上具有很大優(yōu)勢(shì)［1］。目前變速恒頻風(fēng)力發(fā)電的主流機(jī)型是永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組［2，3］。永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由永磁同步電機(jī)通過(guò)全功率變流器實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，由于風(fēng)力機(jī)直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，省去了增速齒輪箱，提高了機(jī)組的可靠性，并且運(yùn)行維護(hù)量較小。但隨著機(jī)組容量的不斷增大以及永磁材料漲價(jià)，體積大和成本高的問(wèn)題日益突出。雙饋風(fēng)電機(jī)組采用的是繞線式異步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)，定子側(cè)直接并網(wǎng)，轉(zhuǎn)子側(cè)變流器只傳遞轉(zhuǎn)差功率，相對(duì)于永磁發(fā)電機(jī)組有很大的成本優(yōu)勢(shì)。但雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)存在滑環(huán)，使得維護(hù)成本大大增加，而且發(fā)電機(jī)直接與電網(wǎng)相連，故障穿越能力也不如通過(guò)全功率變流器并網(wǎng)的永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組?；谏鲜鰞煞N機(jī)型的優(yōu)缺點(diǎn)，又提出了一種以籠型異步電機(jī)代替永磁電機(jī)的變速恒頻發(fā)電機(jī)型［4～6］，將籠型異步發(fā)電機(jī)通過(guò)全功率變流器連接到電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。該機(jī)型在成本和可靠性上優(yōu)于永磁風(fēng)電機(jī)組，在并網(wǎng)控制能力和維護(hù)方面優(yōu)于雙饋機(jī)組，但需采用高速比齒輪箱和全功率變流器。

目前采用該機(jī)型的西門子SWT－3.6－107風(fēng)電機(jī)組［7］已獲得實(shí)際應(yīng)用，但對(duì)此種機(jī)型控制策略研究的文獻(xiàn)卻相對(duì)較少。文獻(xiàn) ［8］提出了一種異步機(jī)通過(guò)全功率變流器并網(wǎng)的控制策略，定子側(cè)變流器采用不需要磁鏈傳感器的間接矢量控制，降低了系統(tǒng)傳感器的成本。文獻(xiàn) ［9］對(duì)FRC－IG機(jī)組在電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，通過(guò)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)使風(fēng)電機(jī)組安全穿越電網(wǎng)故障。文獻(xiàn) ［10］將模糊控制應(yīng)用到FRC－IG風(fēng)電機(jī)組的控制系統(tǒng)中，減小參數(shù)誤差對(duì)系統(tǒng)的影響。

變速恒頻風(fēng)電機(jī)組可以在風(fēng)速變化的情況下，通過(guò)對(duì)風(fēng)力機(jī)槳葉和轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，使風(fēng)力機(jī)捕獲最大風(fēng)能，運(yùn)行在最大功率點(diǎn)上。變速恒頻風(fēng)電機(jī)組的最大功率跟蹤控制方式［11］多種多樣，對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)數(shù)據(jù)不明且轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，最大功率跟蹤可以采用尋優(yōu)法［12，13］來(lái)實(shí)現(xiàn)。本文研究對(duì)象為兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，尋優(yōu)法很難實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤。在以風(fēng)電場(chǎng)數(shù)據(jù)為依賴的控制策略中，可以通過(guò)給定的特性曲線［14～16］控制發(fā)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能的捕獲。最優(yōu)轉(zhuǎn)速曲線就是其中的代表，然而最優(yōu)轉(zhuǎn)速的確定不僅需要參考風(fēng)力機(jī)數(shù)據(jù)，而且還需測(cè)量風(fēng)速，風(fēng)速測(cè)量誤差會(huì)使轉(zhuǎn)速偏離實(shí)際最優(yōu)值。本文采用轉(zhuǎn)矩給定的最大功率跟蹤，結(jié)合異步機(jī)的矢量控制策略，可以很好的實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組對(duì)最大功率的捕獲，避免了對(duì)風(fēng)速的測(cè)量，同時(shí)降低風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)據(jù)誤差帶來(lái)的影響，提高最大功率跟蹤的準(zhǔn)確性。

本文主要研究基于全功率驅(qū)動(dòng)的異步風(fēng)電機(jī)組的控制策略，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的最大功率跟蹤以及安全并網(wǎng)。首先對(duì)風(fēng)力機(jī)和異步機(jī)的數(shù)學(xué)模型和最大功率跟蹤原理進(jìn)行了分析，給出了一種最優(yōu)轉(zhuǎn)矩給定的最大功率跟蹤策略，通過(guò)機(jī)側(cè)變流器對(duì)異步發(fā)電機(jī)進(jìn)行矢量控制跟蹤最大風(fēng)能。網(wǎng)側(cè)變流器采用并網(wǎng)電壓控制，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組安全并網(wǎng)的同時(shí)抑制電網(wǎng)電壓的波動(dòng)。最后，在 Matlab仿真平臺(tái)上搭建了基于籠型異步機(jī)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型，對(duì)異步風(fēng)電機(jī)組控制策略的可行性以及最大功率跟蹤策略的正確性進(jìn)行了驗(yàn)證，并對(duì)在電網(wǎng)電壓跌落下風(fēng)電機(jī)組的響應(yīng)做了仿真分析。

1 風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)與數(shù)學(xué)模型

FRC－IG風(fēng)電機(jī)組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。采用籠型異步機(jī)作為發(fā)電機(jī)，風(fēng)力機(jī)通過(guò)增速齒輪箱拖動(dòng)發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)定子側(cè)通過(guò)背靠背全功率PW M變流器連接到電網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)能到電能的轉(zhuǎn)換。

圖1 FRC－IG風(fēng)電機(jī)組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.1 Topology structure of FRC－IG wind turbine

在異步風(fēng)電機(jī)組中，風(fēng)力機(jī)將捕獲的風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率，通過(guò)齒輪箱輸送給異步發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)起著機(jī)械功率與電功率轉(zhuǎn)換的作用，機(jī)側(cè)變流器將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的有功功率輸送到直流母線環(huán)節(jié)，并向異步機(jī)提供勵(lì)磁所需的無(wú)功功率。網(wǎng)側(cè)變流器穩(wěn)定直流母線環(huán)節(jié)電壓，將有功功率輸送到電網(wǎng)。

1.1 風(fēng)力機(jī)運(yùn)行特性

風(fēng)力機(jī)是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的重要部分，由風(fēng)力機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)可知，風(fēng)力機(jī)輸出的機(jī)械功率可表示為：

式中：ρ為空氣密度；Sw為風(fēng)力機(jī)葉片迎風(fēng)掃掠面積；v為風(fēng)速；Cp是風(fēng)能利用系數(shù)，與槳距角β和葉尖速比λ有關(guān)。葉尖速比λ是葉尖線速度與風(fēng)速之比：

式中：Rw為風(fēng)力機(jī)葉片半徑；ωw為風(fēng)力機(jī)葉片轉(zhuǎn)速；當(dāng)槳距角不變、風(fēng)速給定的情況下，則存在一個(gè)最優(yōu)葉尖速比λopt，對(duì)應(yīng)于一個(gè)最優(yōu)轉(zhuǎn)速ωopt，使得風(fēng)力機(jī)捕獲到最大風(fēng)能。將不同風(fēng)速下的最優(yōu)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的最大功率點(diǎn)連接起來(lái)即可得到最大功率追蹤曲線。

1.2 異步發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型

異步發(fā)電機(jī)是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中將風(fēng)力機(jī)輸出的機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為電功率的重要環(huán)節(jié)，而電機(jī)本質(zhì)上又是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的高性能控制，是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤的關(guān)鍵所在。根據(jù)籠型異步電機(jī)的特點(diǎn)，采用適合籠型異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制策略，通過(guò)籠型異步電機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型到兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的變換，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的完全解耦控制。籠型異步電機(jī)在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓方程可表示為：定、轉(zhuǎn)子磁鏈方程：

式中：ω1為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)電角速度；ωs為ω1與轉(zhuǎn)子電角速度ωr之差；Ls為定子電感；Lr為轉(zhuǎn)子電感；Lm為勵(lì)磁電感；p為積分算子；isd，isq為定子電流在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的dq軸分量。通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶喀譺的幅值和角度的計(jì)算，將同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)d軸定向在轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶糠较蛏?，即ψr＝ψrd，ψrq＝0，簡(jiǎn)化電機(jī)定、轉(zhuǎn)子磁鏈表達(dá)式，通過(guò)整理可得到在轉(zhuǎn)子磁鏈定向坐標(biāo)系下電機(jī)數(shù)學(xué)模型。

2 全功率變流器控制策略

2.1 最大功率跟蹤控制策略

圖2 最大功率跟蹤曲線Fig.2 Maximum power tracking curve

對(duì)于特定的風(fēng)力機(jī)，其最大功率曲線是確定的。由于風(fēng)機(jī)是通過(guò)一個(gè)固定變比的增速齒輪箱與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相連，在標(biāo)幺值系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速具有等效性。在不同的風(fēng)速下，為了保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，最大功率跟蹤曲線可按照?qǐng)D2所示分為啟動(dòng)階段、最大功率跟蹤區(qū)、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)和功率恒定區(qū)。最大功率跟蹤區(qū)是當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并入電網(wǎng)并運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速ω1下時(shí)，為了最大限度的捕獲風(fēng)能，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速的變化而相應(yīng)調(diào)節(jié)，確保風(fēng)能利用系數(shù)Cp保持在最大值。當(dāng)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速隨著風(fēng)速的增大達(dá)到額定轉(zhuǎn)速ω1時(shí)，發(fā)電機(jī)組將運(yùn)行在轉(zhuǎn)速恒定區(qū)，不再進(jìn)行最大功率跟蹤，限制轉(zhuǎn)速的增加以保護(hù)機(jī)組不受損壞。風(fēng)速的進(jìn)一步增大，發(fā)電機(jī)組的輸出功率將穩(wěn)定在功率限幅值，運(yùn)行在功率恒定區(qū)。最大功率參考值P＊opt可以由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速通過(guò)式 （8）給出：

式中：kopt為最大功率跟蹤曲線的比例系數(shù)；ω0為風(fēng)電機(jī)組的切入轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的電角速度；ω1為進(jìn)入轉(zhuǎn)速恒定區(qū)時(shí)的電角速度；ωmax為轉(zhuǎn)速限幅值對(duì)應(yīng)的電角速度；Pmax為輸出功率限幅值。

2.2 機(jī)側(cè)變流器控制策略

與異步發(fā)電機(jī)定子側(cè)相連的變流器稱之為機(jī)側(cè)變流器，不僅需要向異步發(fā)電機(jī)提供建立磁場(chǎng)所需的無(wú)功功率，還要控制發(fā)電機(jī)跟蹤最大功率曲線，并將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的有功功率輸送到直流母線上。通過(guò)上述對(duì)異步電機(jī)在轉(zhuǎn)子磁鏈定向下的兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系數(shù)學(xué)模型分析，對(duì)異步發(fā)電機(jī)采用轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制策略，定子d軸電壓控制異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈，定子q軸電壓控制異步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁和轉(zhuǎn)矩的解耦控制，控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤。機(jī)側(cè)變流器控制框圖如圖3所示。

圖3 機(jī)側(cè)變流器控制框圖Fig.3 Control diagram of generator side converter

2.3 網(wǎng)側(cè)變流器控制策略

發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的有功功率，經(jīng)機(jī)側(cè)變流器輸送到直流母線，引起直流母線電壓上升，而網(wǎng)側(cè)變流器起著穩(wěn)定直流母線電壓的作用，將直流母線上的有功功率輸送到電網(wǎng)，并通過(guò)網(wǎng)側(cè)無(wú)功功率的調(diào)節(jié)來(lái)控制并網(wǎng)點(diǎn)電壓的波動(dòng)。網(wǎng)側(cè)變流器在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型可表示為：

式中：Vgd，Vgq為并網(wǎng)點(diǎn)電壓矢量在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的dq軸分量；id，iq為電網(wǎng)電流矢量在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的dq軸分量，ωg為并網(wǎng)點(diǎn)電壓電角速度。在坐標(biāo)變換時(shí)，將同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的d軸與并網(wǎng)點(diǎn)電壓矢量Vg重合，既Vgq＝0。網(wǎng)側(cè)變流器有功功率和無(wú)功功率表達(dá)式為：

由式 （9）和 （10）可知，對(duì)有功電流分量id和無(wú)功電流分量iq進(jìn)行解耦控制，即可獨(dú)立調(diào)節(jié)網(wǎng)側(cè)變流器輸出的有功功率和無(wú)功功率，穩(wěn)定直流母線電壓和并網(wǎng)點(diǎn)電壓。網(wǎng)側(cè)變流器控制框圖如圖4所示。

圖4 網(wǎng)側(cè)變流器控制框圖Fig.4 Control diagram of grid side converter

有功電流分量給定值i＊d由直流母線電壓外環(huán)控制器得到，無(wú)功電流分量給定值i＊q由并網(wǎng)點(diǎn)電壓外環(huán)控制器得到，并網(wǎng)點(diǎn)電壓和直流母線電壓的給定值都為額定值，經(jīng)過(guò)對(duì)有功電流分量和無(wú)功電流分量的閉環(huán)控制，得到輸出控制量u＊d，u＊q，再經(jīng)過(guò)派克逆變換和脈寬調(diào)制環(huán)節(jié)，得到網(wǎng)側(cè)變流器的控制脈沖，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng)控制。

3 仿真結(jié)果及分析

在 Matlab仿真平臺(tái)按圖1搭建了籠型異步機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型，參數(shù)設(shè)置如下：電機(jī)額定線電壓有效值U＝0.69 k V，額定功率P＝2 MW，定子電感Ls＝3.442 p.u.，轉(zhuǎn)子電感Lr＝3.361 p.u.，勵(lì)磁電感Lm＝3.232 p.u.，直流側(cè)電容C＝50 mF。

圖5所示為隨機(jī)風(fēng)速曲線，圖6，7所示為在隨機(jī)風(fēng)速給定的情況下，風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和并網(wǎng)有功功率的響應(yīng)曲線。根據(jù)圖2所示的最大功率跟蹤曲線，在10～30 s附近，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速跟隨風(fēng)速的變化而變化，保持風(fēng)能利用系數(shù)維持在最大值，風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行在最大功率跟蹤區(qū)。在30～38 s，風(fēng)速在13 m／s附近波動(dòng)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到最大值，有功功率輸出達(dá)到額定值，運(yùn)行在功率恒定區(qū)。隨后風(fēng)速緩慢減少，并網(wǎng)有功功率也隨之減少，而發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速維持在額定轉(zhuǎn)速附近，風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行在轉(zhuǎn)速恒定區(qū)。

圖8，9所示為風(fēng)電機(jī)組在風(fēng)速波動(dòng)的情況下，網(wǎng)側(cè)變流器采用單位功率因數(shù)控制和并網(wǎng)電壓控制下的電網(wǎng)電壓波動(dòng)曲線。在網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn)行并網(wǎng)電壓控制時(shí)，電網(wǎng)電壓可以很好地維持在額定電壓附近，抑制電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，減少風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)電壓的影響。圖10所示為網(wǎng)側(cè)變流器在并網(wǎng)電壓控制下無(wú)功功率的響應(yīng)曲線。

圖11～15給出了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在電網(wǎng)電壓跌落故障下，網(wǎng)側(cè)變流器采用單位功率因數(shù)控制和并網(wǎng)電壓控制策略下的響應(yīng)曲線。在8 s時(shí)刻，電網(wǎng)電壓跌落到0.8 p.u.，持續(xù)0.625 s。網(wǎng)側(cè)變流器采用并網(wǎng)電壓控制并網(wǎng)，在電網(wǎng)電壓跌落時(shí)通過(guò)對(duì)無(wú)功功率的調(diào)節(jié)，在一定程度上提升低電壓穿越能力，降低直流側(cè)電容在電網(wǎng)故障下的電壓躍升，減少電網(wǎng)故障對(duì)風(fēng)電機(jī)組的影響。

4 結(jié)論

本文在分析全功率驅(qū)動(dòng)的籠型異步風(fēng)電機(jī)組數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，對(duì)風(fēng)電機(jī)組最大功率跟蹤和并網(wǎng)的控制策略做了仿真研究。將電動(dòng)機(jī)調(diào)速使用的矢量控制技術(shù)應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，使發(fā)電機(jī)獲得轉(zhuǎn)矩和勵(lì)磁的解耦控制能力，通過(guò)對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組最大功率跟蹤，控制簡(jiǎn)單、跟蹤性能好。網(wǎng)側(cè)變流器在并網(wǎng)電壓控制策略下，將不同風(fēng)速下發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的有功功率輸送到電網(wǎng)，維持直流側(cè)電壓穩(wěn)定，還可以獨(dú)立調(diào)節(jié)無(wú)功功率，根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓的大小對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，抑制電壓波動(dòng)提高風(fēng)電場(chǎng)的低電壓穿越能力，為風(fēng)電機(jī)組的不脫網(wǎng)運(yùn)行提供保障。

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Research on Control Strategy of Induction Generator Wind Turbine Drived by Full Rated Converter

Wang Ruixin，Wang Yi，Sun Pin
（School of Electrical and Electronic Engineering，North China Electric Power University，Baoding 071003，China）

Squirrel-cage induction wind turbines connecting the grid with the full rated PW Mconverter attracted people's attention because of the characteristics of low cost，good reliability and easy to maintain.This paper studied the control strategy of the full rated PW Mconverter based on the analysis of squirrel－cage induction wind turbine mathematical model，presented the strategy of maximum wind energy tracking control by the referenced torque，controlling the generator speed to follow the maximum power curve indirectly through the regulation of the electromagnetic torque.The grid side converter use grid voltage control strategy to suppress the fluctuation of grid voltage by adjusting the reactive power according to the voltage amplitude，reduce the impact to the grid and ensure the safe operation of wind turbine.Simulation results show that the control strategy can be used effectively to achieve the maximum wind power tracking of the wind turbine and reduce the voltage fluctuation.The grid voltage control strategy can improve the capability of low voltage ride through effectively to ensure the stable running of wind turbines as the grid fault.

squirrel-cage induction generator；maximum power tracking；wind power generation；full rated converter

T M614

A

2012－06－05。

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目 （50977028）。

王瑞新 （1986-），男，碩士研究生，研究方向?yàn)榛\型異步變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，Email：risan1221＠163.com。