第２３卷第４期 ２０１１年８月 电力系统及其自动化学报 Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＵ—ＥＰＳＡ Ｖ０１．２３ ＮＯ．４ Ａｕｇ． ２０１１ 电网电压不平衡双馈风力发电机改进控制方法 杨国清，陈谦，王德意 （西安理工大学水利水电学院，西安７１００４８） 摘要：为了有效地改善电网电压不平衡时双馈发电机（ＤＦＩＧ）的控制效果，提高发电机发出的电能质量，文中 提出一种新的控制方法，在发电机转子侧转换器和网侧变换器使用正ｄｑ旋转坐标系正反馈的基础上增加了 负 ｑ旋转坐标系反馈控制，转子侧负反馈控制目的是降低电压不平衡引起的发电机电磁转矩的振荡，电网 侧负反馈的控制目标是抑制发电机输出的不平衡电流。通过ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ环境下的仿真研究表明，该控 制方法能够有效地改善电网电压不平衡时双馈发电机的性能。 关键词：双馈风力发电机；对称分量；电网电压不平衡；负反馈 中图分类号：ＴＭ７３２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００３—８９３０（２０１１）０４—００７２—０６ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ＤＦＩＧ Ｗｉｎｄ Ｔｕｒｂｉｎｅｓ ｗｉｔｈ Ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ Ｇｒｉｄ Ｖｏｌｔａｇｅ ＹＡＮＧ Ｇｕｏ—ｑｉｎｇ，ＣＨＥＮ Ｑｉａｎ，ＷＡＮＧ Ｄｅ—ｙｉ （Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ Ｈｙｄｒｏ—ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ，Ｘｉ＇ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ＇ａｎ ７ １００４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔＯ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｉｍｐｒｏｖｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ａ ｄｏｕｂｌｙ ｆｅｄ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｇｅｎ～ ｅｒａｔｏｒｓ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｕｎｄｅｒ ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ ｇｒｉｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ａ ｎｏｖｅｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｃｈｅｍｅ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ｒｏ～ ｔｏｒ——ｓｉｄｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ａｎｄ ｇｒｉｄ—－ｓｉｄｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ＤＦＩＧ ａｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｉｎ ａ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｄｑ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｒａｍｅ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｉｎ ａ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｄｑ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｒａｍｅ．Ｔｈｅ ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｔｏｒ—ｓｉｄｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｉｎ ｄｑ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｒａｍｅ ｒｅｓｔｒａｉｎｓ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｏｒｑｕｅ ｐｕｌｓａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ＤＦＩＧ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ ｇｒｉｄ ｖｏｌｔａｇｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｇｒｉｄ—ｓｉｄｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｉｎ ｄｑ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｒａｍｅ ｍｉｎｉｍｉｚｅｓ ｔｈｅ ｕｎｂａｌａｎｃｅ ｏｕｔｐｕｔ ｃｕｒｒｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｒｂｉｎｅ．Ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｃｈｅｍｅ ｗａｓ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｉｎ ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ ｏｎ ａ ＤＦＩＧ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｃｏｎ— ｎｅｃｔｅｄ ｔＯ ａ ｐｏｗｅｒ ｇｒｉｄ ｗｉｔｈ ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ ｖｏｌｔａｇｅ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｉｔ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ＤＦＩＧ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｏｕｂｌｙ ｆｅｄ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ（ＤＦＩＧ）；ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ；ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ ｇｒｉｄ ｖｏｌｔａｇｅ；ｎｅｇａｔｉｖｅ ｆｅｅｄｂａｃｋ 资源与环境压力及社会可持续发展的战略需 能力差。文献（４）、（５）对电网电压不平衡条件下双 馈风力发电机进行了研究，研究的重点在双馈发电 机转子侧变频器的控制方法上；文献（４）对电网电 求使得可再生能源在许多国家得到越来越多的重 视和发展，而风力发电成为技术最成熟、最具规模 开发条件的新能源发电方式。双馈发电机有着很好 压不平衡引起的双倍工频的电磁转矩的振荡进行 了分析，并提出了抑制振荡的策略。 本文提出一种新的控制策略，以改善电网电压 不平衡时双馈风力发电机的控制效果。在转子侧变 换器和网侧变化器中同时使用（幽） 正反馈和 （ｄｑ）负反馈，使用（由） 正反馈和电网电压平衡 的控制性能，因此大多数人网的风电场都使用双馈 风力发电机ＤＦＩＧ＿Ｊ ］。然而这些研究大部分是基 于电网电压电流在平衡的前提条件下，实际中许多 风力发电机都安装在风力资源丰富的偏远地区 ｊ， 这些地区通常电网薄弱、电网电压不平衡、抗干扰 收稿日期：２００９ １２—２９；修回日期：２０１０ ０４一ｌ５ 第４期 杨国清等：电网电压不平衡双馈风力发电机改进控制方法 ・ ７３ ・ 情况一样。在转子侧变换器中使用（幽）一负反馈抑 制电网电压不平衡引起的两倍频率的电磁振荡，电 网侧变换器中（由）负反馈环节可抑制发电机定 子侧输出的不平衡电流。最后在ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ环境 坐标系和负（ｄｑ）一旋转坐标系关系如下： 磁＝＝＝ ｅ Ｆ 一 ｅ Ｆ 一Ｆ ｅ ｓ （２） （３） （４） 下进行仿真，仿真数据表明该控制方法的可行性。 ｒ幽一 ｅ （５） １ 双馈风力发电系统的结构 在负（由）一旋转坐标系和正（ｄｑ） 旋转坐标系 下电压向量和电流向量以及Ｆ可以用它们各自的 双馈风力发电机系统的结构如图１所示，风轮 机通过齿轮箱和双馈发电机连接，齿轮箱将风力机 侧的低速转为发电机侧的高转速。发电机的定子直 接和电网连接，转子通过变频器接电网。为了使发 电机在任意转速下发出恒定电压恒定频率的电能， 必须控制发电机转子电流的大小、频率以及电流的 方向，因此变频器必须是背靠背的双脉宽调制 ＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）的变流器组成，中 间通过直流电容连接。转子过流保护装置 （ｃｒｏｗｋ—ｂａｒ）并联于转子侧用来限制由于扰动或者 故障引起的转子过电流，保护转子绕组。 图１ 双馈风力发电系统 Ｆｉｇ．１ Ｄｏｕｂｌｙ－ｆｅｄ ｗｉｎｄ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ２ 坐标变换原理 按照对称分量原理，当电网电压不平衡时，三 相电压可分解为正序分量和负序分量＿５ ］，假设双 馈发电机是中性点非接地系统，那么就没有零序向 量，在静止 坐标系下电流和电压向量可分解为 Ｆ中一Ｆ计＋Ｆ 一 １ Ｆ １ ｅ ＋ ＋１ １ｅ ‘ ＋ （１） 其中： ＋和 一为正序和负序分量的移相分量。双 馈发电机的建模和控制都建立在同步旋转坐标系 （ｄｑ）下，当电网电压不平衡时存在正序和负序分 量，因此便于使用正（幽） 旋转坐标系和负（由）一 旋转坐标系进行分析，正（ｄｑ） 旋转坐标系以同步 转速ＣＯｓ旋转，负（由）一旋转坐标系以同步转速ＣＯ 向相反的方向旋转。静止 坐标系、正（由） 旋转 正序和负序分量表示为 一磁＋＋磁一一 ＋＋ｒ幽ｅ （６） ｒ幽一ｒ幽＋＋ 一ｒ幽一＋磁＋ｅ （７） 其中：下标＋和一分别表示正序和负序分量，上标 的＋和一表示正（ｄｑ） 旋转坐标和负（ｄｑ）旋转坐 标；式（６）表示正（由） 旋转坐标中发电机正常运 行时正序分量是一个直流量，负序部分为以两倍工 频（１００ Ｈｚ）振荡的振荡分量；式（７）表示在负 （幽）一旋转坐标系下发电机正常运行时负序分量 是一个直流量，而正序部分表示两倍工频振荡的振 荡分量；因此可以用一个１００ Ｈｚ的带阻滤波器分 离正序分量和负序分量抑制电磁振荡。 ３ 转子侧控制策略 在正（由） 旋转坐标系下转子电流方程为 ｖ２ １ｒ， 一（ｃｕ ＋警 （８） （ ＋等 （９） 其中：∞ 表示同步转速；ｏｏ 表示双馈发电机的转子 转速，磁链方程为 ：一Ｌ ＋Ｌ ｉ２一（ ） ＋ ， （１０） 一Ｌ ；＋Ｌ， 一（ ） ＋ （１１） 其中，Ｌ 一Ｌ ＋Ｌ ，Ｌ，＝＝＝Ｌ ＋Ｌ ，Ｌ ，Ｌ ，Ｌ 分别 为定、转子每相漏感和励磁电抗， 为电机的漏磁 系数 ｒ ２ 一卜惫 ２） 由（１０）、（１１）可得定子磁链的表达式为 一Ｌ ＋Ｌ （１３） ＝＝＝Ｌ ＋Ｌ （１４） 发电机定子电压恒定时定子磁链恒定，因此将式 （１０）、（１１）带人式（８）、（９）中得： ｖ２一ｒ Ｇ＋ａＬ ｄｉ＋一黝 Ｌ， ；一黝 ： （１５） ・ ７４ ・ 电力系统及其自动化学报 第２３卷 ＋ 誓一 刍一黝 Ｌ ｍ ．４ （１６） ｉ２～—— ＋ｉＦ一） 由式（２２）可看出当电网电压不平衡时双馈发电机 的电磁转矩中存在两倍工频的振荡分量，该振荡转 矩会使发电机转子绕组、变速箱和风轮机的叶片受 力，为了抑制振荡发电机的转子侧控制策略必须在 其中：Ｓ表示转差率５ｃＵ 一∞ 一∞，。式（８）～式（１６） 中的电压，电流，磁链向量可分解为式（６）所示的 正序和负序分量，因此式（１５）、（１６）可分成两部 分，即正（ｄｑ） 旋转坐标系下的正序分量和负 （由）旋转坐标系下负序分量。当ｄ轴的正方向和 定子磁链方向一致时 一０，正序分量在正（ｄｑ）。。 旋转坐标系下可表示为 ｖ２ ＋ ， 一 （１７） Ｖ 一ｒｒｚ＂－４ ＋ ｝一 （ …ｉ２＋ ） （１８） 其中 一 （ 负序分量在负（ｄｑ）旋转坐标系下表示为 Ｖ２一 一＋ 百ｄｉａｌ＿一（ －［￣－Ｏｒ）ａ．Ｌ 一 Ｌ… （１９） ＶＦ ｉＦ＋ 等一（ －￣－（－Ｏｒ 一 勒 Ｌ～ （２０） 通过式（１７）、（１８）、（１９）、（２０）司看出，通过调节正 （ｄｑ） 和负（ｄｑ）一旋转坐标系下转子电流的正序分 量和负序分量来控制双馈发电机。电网电压不平衡 时在正（ｄｑ） 旋转坐标系下发电机电磁转矩为 Ｔ 一 Ｌｍ（ ： 一 ；） （２１） Ｌ 根据式（６）可将该电磁转矩分解为正（ｄｑ） 旋转坐 标系下的正序分量和负（ｄｑ）一旋转坐标系下的负 序分量： Ｔ 一 ｏ＋Ｔ ２ ｓｉｎ（２ｃｏ ｔ）＋Ｔ 。２ ｃｏｓ（２￣ ｔ） （２２） 其中： Ｔ 一争（ 一 ＋ａ；－Ｇ一一 ｄ～ｓ－Ｚ—ｑｒ一） ｒｆ 一 （一 一☆ ．４－￣Ｘ￣，ｉｊｒ～＋ ｉＦ一） Ｔ… 一 Ｌｍ ＂＾－－ ＋ ．＋一 ～ ＋ （ｄｑ）一旋转坐标系下减少电磁转矩中的振荡分量 使得Ｔ 一Ｔ 一０，根据式（２２）当 ＋一０， ＋十 一０时，可得到转子电流的负序分量为 ＝＝＝ａａ￣ｉ＋＋＾出＋ ＋等 ；＋Ａ出＋ （２３） ；ｒ 一Ａ ｄ干ｓ—ｚ．－－ ＋＋Ａｑｓ－ｉ＋ ＋ （２４） …＾出＋ Ａ如＋ 图２给出了双馈风力发电机的转子侧控制系 统的框图，在转子侧控制器的交流侧定子电压 ，转子电流ｉ 先变换到静止 坐标系，再变 换到正（由） 和负（ｄｑ）一旋转坐标系下，变换后的 分量 、 、 、ｉ２、ｉＦ有式（６）、（７）的向量形式， 将它们经过带阻滤波器滤除掉振荡分量。坐标变换 后的正序分量和负序分量 、ｉ２、 、ｉ２和 一在 发电机稳态时是直流量。在正（幽） 和负（幽）～旋 转坐标系下控制系统主要由４部分组成，正序分量 只能在正（ｄｑ） 旋转坐标系下起控制作用，负序分 量只能在负（ｄｑ）一旋转坐标系下起控制作用。正 （ｄｑ） 旋转坐标系的控制目标是通过调节正（ｄｑ） 旋转坐标系下转子电流来调节发电机的转子转速 使得发电机捕获最大的风能，同时调节发电机 端电压 （ 一ｏ）在一个允许的范围。负（幽）一 旋转坐标系的控制目标是通过调节负（ａｑ）旋转 坐标系转子电流的负序分量来抑制两倍工频的电 磁转矩振荡。从电流调节器中出来的转子电压信 号，通过坐标变换后得到Ｖ２、ｖ２＋、ＶＦ一、 ＋，然 后在转换为静止 坐标系下的正序和负序分量 和Ｖ２ ，它们求和即得到进入三相变流器ＰＷＭ 调制模块的转子电压信号 枷。 图２中的 。＋、 叶、Ｖ２。一、ＶＦ。一计算的过程 如下： 、， ｏ＋一一黝 Ｌ ：＋ （２５） 、， 。＋一勋 ＯＬ，ｉ２＋＋Ｌ ２ ｚ＂４－ ＋／Ｌ ） （２６） ｒ Ｖ—ｄｒ０一一（（Ｕ ＋ ，）ｄ－， 一一黝 ｌＪｍ － － （２７） Ｌ ｒ ＶＦ。一＝＝＝一（∞ ＋０９，）ａＬ ｉ２一一黝 一 （２８） 第４期 杨国清等：电网电压不平衡双馈风力发电机改进控制方法 ．７５・ 图２ 双馈风力发电机转子侧控制系统 Ｆｉｇ．２ Ｄｏｕｂｌｙ－ｆｅｄ ｗｉｎｄ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｒｏｔｏｒ ｓｉｄｅ ４ 电网侧控制方法 在（由） 旋转坐标系Ｆ电Ｉ网侧的电流方程为 一ｒｇ ＋Ｌ 一ｏ，ｓＬ ＋ （２９） 一一， （３７） ，０ 一） ０ｇ ｑ一＝＝：（０如（３８） 发电机在稳态它们是直流量。整个控制系统由四部 分组成，正序分量在正（幽） 旋转坐标系下起到控 制作用，负序分量在负（ｄｑ）一旋转坐标系下起到控 将式（２９）、（３Ｏ）经过（由） 和（由）一坐标变换得到 正序分量和负序分量分别为： 旋转坐标系的控制目标是通过调 一ｒｇ ＋Ｌ 鲁一∞ Ｌ ＋ （３０） 制作用。正（ｄｑ）节它对应的正序分量来保持直流侧电压恒定。负 （ｄｑ）旋转坐标系的控制目标是维持发电机送入 电网的总电流ｉ 保持平衡。在负（ｄｑ）一旋转坐标 ＋一 ＋＋Ｌ 笋一（￡Ｊ Ｌ ＋＋ ＋ （３１） ＋一 ＋＋Ｌ ｝一Ⅲ Ｌ ＋＋ ＋ （３２） 一系下在ｉ 的负序分量 一和 都是零，为了达到 维持电网电流平衡的目标，通过调节负（ｄｑ）一旋转 坐标系下电流的负序分量来实现，该负序分量可表 示为： 一 一 ｒｇ Ｚ～ｄｇ＋Ｌ 一 工 Ｚ～ｑｇ一＋ 一 Ｌ 一＋ 一 （３３） （３４） （３９） Ｖｇ—ｒｇｉ￣ｇ一＋Ｌ Ｚ…ｑｇ－－一ｋｉ；一 （４０） 图３为电网侧控制系统的控制原理图，定子三 相电压Ｖ 三相电流 。先变换到静止 坐标，再 其中 一和 ：一为双馈发电机ｄ轴和ｑ轴电流在负 （ｄｑ）一旋转坐标系下的分量，Ｋ为变压器变比如图 １所示。 变换到正（ｄｑ） 和负（ｄｑ）一旋转坐标系下，对应的 正序负序分量为 。和 ， 分量分别为： 和 ，将它们通过 经过坐标变换后的电网电压 一、 ＋、ｖＴ，一、 ＋，带阻滤波器，滤除其中的振荡部分得到正序和负序 再经过静止坐标变换ｑ８得Ｖ 和Ｖ ，再将 。 它们求和得到最终输入到网侧变换器ＰＷＭ模块 ＋一（ ＋， ：＋） ＋ｄ升一（ ＋， ＋） （３５） （３６） 的电压信号 ・ ７６ ・ 电力系统及其自动化学报 第２３卷 图３ 双馈风力发电机电网侧控制系统 Ｆｉｇ．３ Ｄｏｕｂｌｙ－ｆｅｄ ｗｉｎｄ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｇｉｒｄ ｓｉｄｅ Ｏ ５ 仿真研究 当控制系统不考虑电网电压不平衡影响，风 速在５ Ｓ时从９ ｍ／ｓ增加到１０ ｍ／ｓ发电机转子转速 本文采用双ＰＷＭ交一直一交电压型变频器 由１．０ Ｐ．ｕ．增加到１．２ Ｐ．Ｕ．，发电机定子输出电压 的，变频器选用绝缘栅双极晶体管ＩＧＢＴ作为开关 由１．０ Ｐ．ｕ．增加到１．０２ Ｐ．ｕ．此时发电机输出如图 元件。根据控制框图２和３在ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ中 ５所示。 建立双馈发电机的仿真模型，使用双馈风力发电机 具体参数如下。额定功率２．２ Ｍｗ，额定电压０．３８ §鼍 ｋＶ，额定频率５０ Ｈｚ，定子电阻Ｒ ＝０．００１６４ Ｑ，转 夏器 子电阻Ｒ 一０．００２ Ｑ，铁耗电阻Ｒｆ 一０．０３ Ｑ，定 子漏抗Ｌ． 一０．００３ Ｑ，转子漏抗Ｌｌ 一０．００３ Ｑ，励 磁电抗Ｌ 一０．９ Ｑ。 （ａ） 发电机输出总电流 电压不平衡度不平衡因子（ＶＵＦ）ｌ＿８］，定义为 ＶＵＦ一 ×１００％ 为说明该控制方法的有效性，将没有考虑电压 不平衡影响和本文所提出的考虑电压不平衡的控 ｔ／ｓ 制效果进行对比，其中与双馈发电机连接的电网连 （ｂ） 发电机输出的负序电流 接点电压不平衡度ＶＵＦ在５ 左右，见图４。 （ｃ） 发电机输出电磁转矩 ｆ，ｓ 图４ 电网电压不平衡ＵＶＦ＝５％ 图５ 不考虑电网电压不平衡双馈发电机的输出 Ｆｉｇ．５ Ｏｕｔｐｕｔ ｏｆ ＤＦＩＧ ｄｏ ｎｏｔ ｔａｋｅ ｉｎｔｏ ａｃｃｏｕｎｔ Ｆｉｇ．４ Ｕｎｂａｌａｎｃｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｏｆ ｇｒｉｄ ＵＶＦ＝５ ｏｆ ｕｎｂａｌａｎｃｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｏｆ ｇｉｒｄ 匿 鬲＜ 《）Ｉ面 《 ０ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ第４期 杨国清等：电网电压不平衡双馈风力发电机改进控制方法 ・ ７７ ・ 图５（ａ）中ｉ 为发电机注入到电网总电流， 匿廿鬲＜撂 墩辱孝裰删暴甚栽 明该控制方法能有效抑制电磁振荡，减小不平衡电 《 咖 世斌 Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ０ ０ ５（ｂ）中 和 一分别表示该电流ｄ轴和ｑ轴的负 二一ＯＯＯ ｝ ＯＯ ０１ｌ 二 流，提高发电机发出电能质量和控制性能。 ０ 序分量，图５（ｃ）中丁 表示发电机的电磁转矩。由 图５可以看出，不考虑电网电压不平衡的影响，发 参考文献： Ｅｌｉ 刘其辉，贺益康，张建华（Ｌｉｕ Ｑｉｈｕｉ，Ｈｅ Ｙｉｋａｎｇ， Ｚｈａｎｇ Ｊｉａｎｈｕａ）．交流励磁变速恒频风力发电机的运 电机会产生很大的不平衡电流，不平衡电流使发电 机产生额外转矩从而引发１００ ＨＺ电磁振荡。 图６表示在同样情况下试用本文控制方法发 行控制及建模仿真（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ— 电机输出波形，由图５（ａ）可看出发电机注入电网 电流ｉ 中振荡成分较少，由图５（ｂ）可见通过调节 电网侧控制器电流在负（ｄｑ）旋转坐标系下的负 序分量能够抑制发电机输出的不平衡电流，电流中 没有负序成份电能质量明显改善。由图５（ｃ）可看 出通过调节发电机转子侧电流在负（ｄｑ）一旋转坐 标系下的负序分量能有效抑制发电机电磁转矩振 荡，电磁转矩 中没有两倍工频的振荡成份。 簿珀 翳 （ａ） 发电机输出总电流 （ｃ） 发电机输出电磁转矩 图６ 考虑电网电压不平衡双馈发电机的输出 Ｆｉｇ．６ Ｏｕｔｐｕｔ ｏｆ ＤＦＩＧ ｔａｋｉｎｇ ｖｏｌｔａｇｅ ｉｍｂａｌａｎｃｅ ｏｆ ｇｒｉｄ ｉｎｔｏ ａｃｃｏｕｎｔ ６ 结语 本文提出了一种新的控制方法以改善电网电 压不平衡时双馈风力发电机的控制效果。在发电机 转子侧转换器（ＲＳＣ）和网侧变换器（ＧＳＣ）使用正 反馈基础上增加（由）负反馈控制，转子侧（ＲＳＣ） 负反馈控制目的是降低不平衡电压引起的发电机 电磁转矩的震动，电网侧（ＧＳＣ）负反馈控制目标 是抑制发电机输出的不平衡电流。通过仿真实验表 ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ＡＣ－ｅｘｃｉｔｅｄ ｖａｒｉａｂｌｅ－ｓｐｅｅｄ ｃｏｎｓｔａｎｔ——ｆｒｅ—－ ｑｕｅｎｃｙ ｗｉｎｄ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）［Ｊ］．中国电机工程报 （Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＥＥ），２００６，２６（５）：４３—５０． ｒ２］Ｈｏｆｍａｎｎ Ｗ，Ｏｋａｆｏｒ Ｆ．Ｄｏｕｂｌｙ—ｆｅｄ ｆｕｌｌ—ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｗｉｎｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｆｏｒ ｏｐｔｉｍａ［ｐｏｗｅｒ ｕｔｉｌｉｚａ— ｔｉｏｎ＼Ｃ、，｛４ｔｈ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｄｒｉｖｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｄｅｎｐａｓｓａｒ， Ｉｎｄｏｎｅｓｉａ：２００１． ［３］ 郭金东，赵栋利，林资旭，等（Ｇｕｏ Ｊｉｎｇｄｏｎｇ，Ｚｈａｏ Ｄｏｎｇｌｉ，Ｌｉｎ Ｚｉｘｕ，ｅｔ ａ１）．兆瓦级变速恒频风力发电 机组控制系统（Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｇａｗａｔｔ ｌｅｖｅｌ ｖａｒｉａ— ｂｌｅ ｓｐｅｅｄ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｗｉｎｄ ｐｏｗｅｒ ｕｎｉｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ）［Ｊ］．中国电工程学报（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＥＥ），２００７，２７（６）：１—６． ［－４３ Ｂｒｅｋｋｅｎ Ｔｅｄ Ｋ Ａ，Ｍｏｈａｎ Ｎｅｄ．Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｄｏｕｂｌｙ ｆｅｄ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｗｉｎｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｕｎｄｅｒ ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ ｇｒｉｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓＣＪ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ ｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎ— ｖｅｒｓｉｏｎ，２００７，２２（１）：１２９—１３５． ［５］Ｘｕ Ｌｉｅ，Ｗａｎｇ Ｙｉ．Ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ＤＦＩＧ－ｂａｓｅｄ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅｓ ｕｎｄｅｒ ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ， ２００７，２２（１）：３１４—３２３． ［６］蒋卫宏（Ｊｉａｎｇ Ｗｅｉｈｏｎｇ）．异步电机电流内模解耦控 制系统分析与仿真（Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｅｃｏｕｐｌｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ ｕｓｉｎｇ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｍｏｄｅｌ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏ１）［Ｊ］．电力系统及其自动化学报（Ｐｒｏ— ｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＵ—ＥＰＳＡ），２００７，１９（５）：７９—８３． ［７］ 向大为，杨顺昌，冉立（Ｘｉａｎｇ Ｄａｗｅｉ，Ｙａｎｇ Ｓｈｕｎ— ｃｈａｎｇ，Ｒａｎ Ｌｉ）．电网对称故障时双馈感应发电机 不脱网运行的系统仿真研究（Ｓｙｓｔｅｍ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｄｏｕｂｌｙ ｆｅｄ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｒｉｄｅ—ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ ｇｒｉｄ ｆａｕｌｔ）［Ｊ］．中国电机工程学报（Ｐｒｏ— ｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＥＥ），２００６，２６（１０）：１３０—１３５． 作者简介： 杨国清（１９７９一），男，博士，讲师，研究方向为电力系统的测 量控制。Ｅｍａｉｌ：１６３ｕｓｈｅｒ＠１６３．ｃｏｍ 陈谦（１９８１一），男，硕士研究生，研究方向为电力系统的 测量控制。Ｅｍａｉｌ：ｃｈｅｎｑｉａｎ０８２５＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ 王德意（１９６２一），男，博士，博士生导师，研究方向为电力系 统的测量控制。