風機及其控制系統研究

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隨著電力電子技術和控制技術的發展，在一些發電場合，如水力發電、風力發電等，雙饋石家莊風機也有著其獨特的優勢。雙饋風力發電系統中，雙饋發石家莊風機及其驅動控制電路作為風力發電系統的重要設備，其動態性能直接關系到風力發石家莊風機所發出電能的質量以及單機、風電場甚至整個電力系統的動態穩定性。無論是系統仿真研究、控制策略驗證角度考慮，還是出于雙饋石家莊風機本身的運行控制特性研究的需要，都離不開雙饋石家莊風機的數學模型，因此，雙饋石家莊風機數學模型的研究近年來也倍受學術界關注。
雙饋發石家莊風機數學模型雙饋石家莊風機是一個多回路、強耦合、彼此又處于相對運動中的電路，對其求解和分析都相當復雜，但經過由三相到二相坐標變換，雙饋石家莊風機的數學模型將變為常系數微分方程，其求解與分析將變得簡單容易，也有利于系統的仿真和控制策略的研究。根據研究所關注的重點不同和采用坐標系不同，雙饋石家莊風機的數學模型主要包括：(1)ABC坐標系下的多變量數學模型；(2),zp坐標系下的數學模型i(3)dq坐標系下的數學模型。雖然雙饋石家莊風機在ABC三相坐標系中的數學模型較為復雜，但此時石家莊風機各相繞組的自感參數以及互感系數等都可以直接自行設置，并且對于定子側繞組是“△”連接的石家莊風機還能描述其內部的環流特性。
以上雙饋石家莊風機模型的優點，雖然極大地提高雙饋石家莊風機模型本身仿真研究的準確性，可以滿足不同研究的需要。但是這種模型各相繞組之間的強耦合以及電磁轉矩Z與定轉子各相電流之間的非線性使得系統的分析較為復雜，不利于系統的分析研究以及控制系統設計。我們知道，進行系統分析時通常可以借助坐標變化的方法對其進行簡化，對于對稱的三相正弦量，在同步旋轉dq坐標系中可以表示成直流量的形式，這樣一來，既有利于系統的簡化分析，也可以借鑒直流石家莊風機的控制方法對異步屯機加以控制，從而使雙饋石家莊風機的分析與控制變得方便、簡單。
而在實現三相ABC坐標系到同步旋轉dq坐標系的變換過程中，往往存在一個過度狀態即：兩相靜止筇坐標系。本文側重雙饋風力發電系統性能的研究，故直接給出用于雙饋石家莊風機矢量控制的雙饋石家莊風機同步旋轉dq坐標系數學模型，以便后續雙饋石家莊風機控制策略的研究與分析。在雙饋石家莊風機的等效電路中，若將轉子側參數折算到定子側，并采用電動機慣例，雙饋發石家莊風機矢量控制策略研究雙饋石家莊風機是繞線式感應石家莊風機，它的矢量控制基本原理和其它的石家莊風機基本一樣。
然而與普通異步石家莊風機的控制相比，雙饋石家莊風機的控制更為復雜。在雙饋石家莊風機矢量控制策略中，依據其矢量定向方法的不同，可分為基于定子磁場定向的矢量控制、基于氣隙磁場定向的矢量控制以及基于定子電壓定向(虛擬電網磁場定向)的矢量控制等矢量控制策略。在將普通異步石家莊風機的矢量控制策略應用到雙饋石家莊風機的控制系統中時，最直觀最簡單的方法就是采用對等的方法，將普通異步石家莊風機氣隙磁場或轉子磁場定向的矢量控制，對應到雙饋石家莊風機的氣隙磁場或定子磁場定向的矢量控制，從而像普通異步石家莊風機的矢量控制一樣實現雙饋石家莊風機的解耦控制。但對雙饋石家莊風機采用磁場定向的矢量控制策略時，存在著以下問題：(1)磁鏈觀測的準確性不高；(2)雙饋石家莊風機定子側有功功率和無功功率之間存在著耦合，在定子磁場定向的情況下，無法實現有功功率和無功功率的完全解耦控制；(3)在基于定子磁場定向的雙饋石家莊風機矢量控制策略中，較大的轉子無功電流分量0會影響控制系統的穩定性，雙饋石家莊風機的無功補償能力受到了限制。