刍议双馈感应电机控制策略余东晓

刍议双馈感应电机控制策略余东晓

余东晓

（上海电力学院201300）

摘要：风力发电作为一种新能源发电，近年来得到迅猛发展，在发电总容量的所占比重也越来越大。其中，双馈异步感应电机为风力发电的主流发电机，对于其控制部分的研究探讨至关重要，本文着重分析讨论双馈异步感应电机的矢量控制的方式策略。

关键词：双馈感应电机；矢量控制；定子磁链控制；电网电压定向控制。

1.引言

如今，新能源发电蓬勃发展，风力发电在其中具有不可替代的地位。双馈感应电机（Doubly-FedInductionGenerator）作为风电厂选择的主流机组，有在较宽的风速范围内可以跟踪最大风能且输出功率平滑、电能质量良好、并网简单等优点。

双馈异步电机的三相定子绕组直接连接到电网侧，转子通过集电环和电刷直接连接到外部电路，转子绕组通过功率转换器连接到电网。通过将具有转差频率的可控制电流注入转子绕组来实现发电机的变速恒频运行。

对于控制部分，变桨控制系统负责按指令输出恰当的桨距角，使在安全运行的前提下风能利用达到最大化。电网侧变换器通过控制转子和电网之间的有功交换来实现DC电压的维持不变动。转子侧变换器主要完成定子功率解耦环节。本文重点介绍转子侧变换器的不同控制方式。

转子侧变换器向双馈感应电机转子绕组提供电源，完成矢量控制和定子端输出的功率解耦调节。如果电机处于亚同步转速状态，转差率s＞0，转子绕组吸收功率、转子侧变换器做逆变器；如果发电机为超同步转速状态运行，转差率s＜0，转子绕组输送功率、做整流器；当双馈感应电机为同步运行状态时，转差率s＝0，此时状态与同步发电机等同。

2.双馈感应电机的数学模型

如图1-a，为定子磁链定向矢量控制下的矢量定向示意图。由图可知，选择定子磁链为定量矢量，并定向在同步旋转xy坐标系的x轴上，可以容易获得定子磁链xy轴分量。1-b为电网电压控制下的矢量定向示意图，选择定子电压为定向矢量，电压矢量应于y轴保持一致，由此可以容易获得定子电压xy分量。

实际应用中，随着功率增加，定子电感更大同时定子电阻更小，即定子电压和定子磁链之间夹角可近似90°。如果不计定子电阻，该控制方式与定子磁链定向控制方案一致，故不再赘述。

5.总结

本文围绕双馈感应电机展开，简短介绍了其运行控制机理、建模情况和各部分控制方式，着重介绍了矢量控制原理，其理论基础知识为今后的深入讨论研究工作打下基础。后续将在电网电压发生变化时，对两不同矢量控制技术的区别变化做进一步研究探讨。

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作者简介：

余东晓，本科在读，1999年出生，女，汉族，湖北随州人，目前就读于上海电力学院，专业为电气工程及其自动化。