并网型风力发电机组的控制技术综述

时间：2025-04-26

：并网型风力发电系统有恒速恒频(Constant Speed Constant Fmquency,简称CSCF)和变速恒频(VariableSpeed Constant Frequency,简称VSCF)两种工作方式。本文介绍了两种方式下不同的电路拓扑结构及其优缺点,在此基础上概述了不同风速下风力发电机组的控制方法。风力发电机组的控制通常按风速分为起动、额定风速以下及额定风速以上3个阶段。

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第4 0卷第 6期20 0 6年 1 2月

电力电子技术P w rElc r nc o e e to is

V 1 0, . o . No6 4

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并网型风力发电机组的控制技术综述耿华，杨耕’小亮，马(. 1清华大学，北京 10 8; . 0 0 4 2天津大学，天津 30 7 ) 0 0 2

摘要：网型风力发电系统有恒速恒频 ( o s n p e o s n m u ny简称 C C )变速恒频 ( a a l并 C nt t edC nt t q ec, a S a F SF和 V r be i S edC nt t rq ec, pe os n eu ny简称 V C ) a F S F两种工作方式。本文介绍了两种方式下不同的电路拓扑结构及其优缺点，在此基础上概述了不同风速下风力发电机组的控制方法。风力发电机组的控制通常按风速分为起动、额定风速以下及额定风速以上 3个阶段。重点讨论了 V C S F方式下，额定风速以下阶段的最大风能捕获控制方法，以及额定风速以上阶段的桨矩角控制方法，比较了各种方法的优缺点。最后介绍了当前的几个研究热点。并

关键词：风力发电机；电机；制，控最大功率点追踪中图分类号： M 1,M5 1 T 6 4 T 7文献标识码： A文章编号：0 0 10 2 0 )6 0 3 - 4 1 0— 0 X(0 6 0 -0 3 0

S r e fCo t o t a e isu e o i -o n ce i d Ge e a o s u v y o n r l r t ge s d f r Grd c n e t d W n n r t r SGE NG a .Y Hu ANG Ge g,MA a—in n Xio l g a

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p a e: sat g u d rrtdwids e d a d b y n ae— id se dp a e .hsp p re h sz ste Ma i lP w r h s s tr n, n e ae - n—p e n e o d rtd w n—p e h s s i a e mp a ie h xma o e i T

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1引言风力发电技术以其无污染，施工周期短，投资灵活，占地少.造价低等特点，受到世界各国的高度重视。通常。风力发电系统中，机械成本占装置总成本的 8%左右。长期以来， 0由于结构简单、运行可靠，风力发电系统主要采用恒速恒频 (o s n pe o. C nt tSedC n a

A——风机的扫掠面积。 e A=r r

——桨矩角

口一

空气密度

——风速

——风机半径

A——叶尖速比，=￣/ At v o

~风机机械角速度

由式( ) 1可知，通过控制 O和电机转速 t都可 t O 改变风机吸收的风能。由空气动力学的相关知识可知，。 C最大可达 5 .称为贝兹极限【图 1 9%, 3 1 1。示出 C与 A O的关系曲线。当 O一

定时， , t t C存在最大值,

s n Feuny简称 C C )电方式I但其发电效 t t r ec, a q S F发】 J,率较低。而且机械承受的应力较大，相应的装置成本较高。为实现不同风速下的高效发电，国内外正在采用变速恒频 ( a al SedC nt t rqec, V r b pe os n Feuny简 i e a称 V C )电方式l低风速下风机转速相应下降 . S F发 l l, 从而大大降低了系统的机械应力和装置成本。本文综述了上述两种发电方式下 .并网型风力

控制使

A最优 .可实现风机的输出功率最大：当 O变化 t时，一也相应 G

变化。理想状态下 .=。应最 a 0对

发电机组的各种控制方法。

2工作原理及特点21风机功率特性 .

大 c,实际系图1风机的C与关系曲线,

统中.由于桨叶中杂质和气流等的影响，最优值一

风机从风中吸收的有功功率，即风机的输出功

般在 0附近，。可通过现场调试获得。CC S F和 V C S F发电方式各有优缺点，而且两种

22 C C . S F和 V CF的工作原理及特点 S

率为] :式中 c

= pp{CA v风机的功率系数， p (, C= ) f