【正文】 oo。解列控制的要求是在斷網(wǎng)瞬間定子電流為零。在風(fēng)力機(jī)并入電網(wǎng)后會(huì)根據(jù)風(fēng)速大小的不同實(shí)施不同的控制策略，包括MPPT控制、恒轉(zhuǎn)速控制及恒功率控制。為此，要達(dá)到發(fā)電機(jī)順利、安全并網(wǎng)的目的還必須實(shí)現(xiàn)控制策略的無(wú)擾切換，使轉(zhuǎn)子輸出電壓平穩(wěn)的過(guò)渡到新的穩(wěn)定狀態(tài)。雙饋發(fā)電機(jī)并網(wǎng)控制與功率控制的切換雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制的目的是對(duì)發(fā)電機(jī)的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，使建立的DFIG的定子空載電壓與電網(wǎng)電壓的幅值、頻率、和相位保持一致，當(dāng)滿足并網(wǎng)條件時(shí)進(jìn)行并網(wǎng)操作，并網(wǎng)成功后進(jìn)行最大風(fēng)能追蹤控制.并網(wǎng)成功后一方面變槳距系統(tǒng)將槳葉節(jié)距角置于0以獲得最佳風(fēng)能利用系數(shù)，與此同時(shí)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power pointTracking,MPPT)控制，以捕獲最大風(fēng)能。孤島并網(wǎng)方式是一種近年來(lái)才提出的比較新穎的一種并網(wǎng)方式，在并網(wǎng)前形成能量回路，轉(zhuǎn)子變換器的能量輸入由定子提供，降低了并網(wǎng)時(shí)的能量損耗?？梢钥闯?，空載并網(wǎng)方式需要原動(dòng)機(jī)具有足夠的調(diào)速能力，對(duì)原動(dòng)機(jī)的要求較高。獨(dú)立負(fù)載并網(wǎng)方式并網(wǎng)前接有負(fù)載，發(fā)電機(jī)參與原動(dòng)機(jī)的能量控制，表現(xiàn)在一方面改變發(fā)電機(jī)的負(fù)載，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的能量輸出，另一方面在負(fù)載一定的情況下，改變發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的同時(shí)，改變能量在電機(jī)內(nèi)部的分配關(guān)系。這種并網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，通過(guò)適當(dāng)?shù)捻樞蚩刂凭湍軌驅(qū)崿F(xiàn)不具備自起動(dòng)能力的雙饋發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)與并網(wǎng)的需要，如果電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)安裝有“CrowBarProtection”保護(hù)裝置，則通過(guò)控制器投切“CrowBar Protection”就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的起動(dòng)與準(zhǔn)同期并網(wǎng)。在此條件下，操作K3斷開(kāi)串聯(lián)電阻后將轉(zhuǎn)子繞組與轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器相連接，同時(shí)觸發(fā)轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器投入勵(lì)磁。通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子串電阻的大小，可以提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小起動(dòng)電流，從而緩解機(jī)組起動(dòng)過(guò)程的暫態(tài)沖擊。如圖(213)所示，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)起動(dòng)在轉(zhuǎn)子繞組與轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器之間安裝一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)K3，在進(jìn)行并網(wǎng)操作時(shí)，首先操作K3將雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子經(jīng)電阻短路，然后閉合K1連接電網(wǎng)與定子繞組。并網(wǎng)后，可通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的槳距角來(lái)增加風(fēng)力機(jī)輸入能量，從而達(dá)到發(fā)電的目的。在孤島運(yùn)行階段，定子側(cè)電壓的幅值、頻率和相位都與電網(wǎng)側(cè)相同。此時(shí)，能量在網(wǎng)側(cè)變流器，電機(jī)側(cè)變流器以及雙饋電機(jī)之間流動(dòng)，它們共同組成一個(gè)孤島運(yùn)行方式。第二階段為孤島運(yùn)行階段。充電結(jié)束后，電機(jī)側(cè)變流器開(kāi)始工作，供給雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)勵(lì)磁電流。預(yù)充電回路由開(kāi)關(guān)K預(yù)充電變壓器和直流充電器構(gòu)成。(3)孤島并網(wǎng)方式孤島并網(wǎng)控制方案可分為3個(gè)階段。獨(dú)立負(fù)載并網(wǎng)方式的特點(diǎn)是并網(wǎng)前雙饋電機(jī)已經(jīng)帶有獨(dú)立負(fù)載，定子有電流，因此并網(wǎng)控制所需要的信息不僅取自于電網(wǎng)側(cè)，同時(shí)還取自于雙饋電機(jī)定子側(cè)。如圖(210)所示。(1)空載并網(wǎng)技術(shù)所謂空載并網(wǎng)就是并網(wǎng)前雙饋發(fā)電機(jī)空載，定子電流為零，提取電網(wǎng)的電壓信息(幅值、頻率、相位)作為依據(jù)提供給雙饋發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)，通過(guò)引入定子磁鏈定向技術(shù)對(duì)發(fā)電機(jī)的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，使建立的雙饋發(fā)電機(jī)定子空載電壓與電網(wǎng)電壓的頻率、相位和幅值一致。另外，對(duì)于垂直軸型的雙饋機(jī)組，由于不能自動(dòng)起動(dòng)，所以必須采用“電動(dòng)式”并網(wǎng)方式。晶閘管軟并網(wǎng)技術(shù)雖然是目前一種較為先進(jìn)的并網(wǎng)方法，但它也對(duì)晶閘管器件以及與之相關(guān)的晶閘管觸發(fā)電路提出了嚴(yán)格的要求，即晶閘管器件的特性要一致、穩(wěn)定以及觸發(fā)電路可靠，只有發(fā)電機(jī)主回路中的每相的雙向晶閘管特性一致，并且控制極觸發(fā)電壓、觸發(fā)電流一致，全開(kāi)通后壓降相同，才能保證可控硅導(dǎo)通角在0度到180度范圍內(nèi)同步逐漸增大，才能保證發(fā)電機(jī)三相電流平衡，否則會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)不利。這種并網(wǎng)方法的特點(diǎn)是通過(guò)控制晶閘管的導(dǎo)通角，來(lái)連續(xù)調(diào)節(jié)加在負(fù)載上的電壓波形，進(jìn)而改變負(fù)載電壓的有效值。在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，應(yīng)立即在發(fā)電機(jī)端并入補(bǔ)償電容，將發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)(cos }p)。通過(guò)采集US和IS的幅值和相位，對(duì)晶閘管的導(dǎo)通角進(jìn)行控制。接入雙向晶閘管的目的是將發(fā)電機(jī)并網(wǎng)瞬間的沖擊電流控制在允許的限度內(nèi)。(4)晶閘管軟并網(wǎng)方式這種并網(wǎng)方式是在異步發(fā)電機(jī)定子與電網(wǎng)之間通過(guò)每相串入一只雙向晶閘管連接起來(lái)，來(lái)對(duì)發(fā)電機(jī)的輸入電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。因?yàn)殡娮?、電抗器等元件要消耗功率，在發(fā)電機(jī)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行后必須將其迅速切除。該并網(wǎng)方式合閘瞬間盡管沖擊電流很小，但必須控制在最大允許的轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)運(yùn)行，以免造成網(wǎng)上飛車。當(dāng)發(fā)電機(jī)的電壓、頻率、相位與系統(tǒng)一致時(shí)，將發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)運(yùn)行，見(jiàn)圖(27)所示。這種并網(wǎng)方式只適合用于發(fā)電機(jī)組容量較小或與大電網(wǎng)相并的場(chǎng)合。(1)直接并網(wǎng)方式這種并網(wǎng)方法要求并網(wǎng)時(shí)發(fā)電機(jī)的相序與電網(wǎng)的相序相同，當(dāng)風(fēng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)的異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速(90%一100%)時(shí)即可完成自動(dòng)并網(wǎng)，見(jiàn)圖(26)所示，自動(dòng)并網(wǎng)的信號(hào)由測(cè)速裝置給出，然后通過(guò)自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)合閘完成并網(wǎng)過(guò)程。另外，異步發(fā)電機(jī)還存在著本身不能輸出無(wú)功功率、需要無(wú)功補(bǔ)償、過(guò)高的系統(tǒng)電壓會(huì)造成發(fā)電機(jī)磁路飽和等問(wèn)題。過(guò)大的沖擊電流，有可能使發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)連接的主回路中自動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。例如直接并網(wǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的沖擊電流(約為異步發(fā)電機(jī)額定電流的4～7倍)，并使電網(wǎng)電壓瞬時(shí)下降。異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)異步發(fā)電機(jī)投入運(yùn)行時(shí)，由于靠轉(zhuǎn)差率來(lái)調(diào)整負(fù)荷，其輸出的功率與轉(zhuǎn)速近乎成線性關(guān)系，因此對(duì)機(jī)組的調(diào)速要求不像同步發(fā)電機(jī)那么嚴(yán)格精確，不需要同步設(shè)備和整步操作，只要轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)就可并網(wǎng)。自同期方式由于當(dāng)發(fā)電機(jī)合閘時(shí)，沖擊電流較大，母線電壓跌落較多而很少采用。準(zhǔn)同期方式是將已經(jīng)勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)在達(dá)到同期條件后并入電網(wǎng)。因此必須通過(guò)合適的發(fā)電機(jī)并網(wǎng)方式來(lái)抑制并網(wǎng)沖擊電流。比較嚴(yán)重的后果不但會(huì)引起電網(wǎng)電壓的大幅下降，而且還會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)組各部件造成損害。當(dāng)電網(wǎng)的容量比發(fā)電機(jī)的容量大的多(大于25倍)的時(shí)候，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)的沖擊電流可以不考慮。發(fā)電機(jī)并網(wǎng)是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)正常運(yùn)行的“起點(diǎn)”，也是整個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能夠良好運(yùn)行的前提。此外，雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定以及無(wú)功極限方面也是目前研究的熱點(diǎn)。(3)電網(wǎng)故障狀態(tài)下風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)不間斷運(yùn)行等方面并網(wǎng)型雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的定子繞組連接電網(wǎng)上，在運(yùn)行過(guò)程中，各種原因引起的電網(wǎng)電壓波動(dòng)、跌落甚至短路故障會(huì)影響發(fā)電機(jī)的不間斷運(yùn)行。理論上可以通過(guò)電機(jī)的電壓和電流實(shí)時(shí)計(jì)算出電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)速度傳感器控制。一般的，當(dāng)電網(wǎng)容量比發(fā)電機(jī)的容量大得多的時(shí)候，可以不考慮發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的沖擊電流，鑒于目前并網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組已經(jīng)發(fā)展到兆瓦級(jí)水平，所以必須要限制發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)和解列時(shí)候的沖擊電流，做到對(duì)電網(wǎng)無(wú)沖擊或者沖擊最小。因此，加快雙饋機(jī)組的勵(lì)磁控制技術(shù)的研究進(jìn)度對(duì)提高我國(guó)風(fēng)電機(jī)組自主化進(jìn)程具有重要意義。為了改善發(fā)電系統(tǒng)的性能，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)變速恒頻雙饋發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁控制策略進(jìn)行了較深入的研究，主要為基于各種定向方式的矢量控制策略和直接轉(zhuǎn)矩控制策略。其勵(lì)磁控制系統(tǒng)所用變流裝置主要有交交變流器和交直交變流器兩種結(jié)構(gòu)形式:(1)交交變流器的特點(diǎn)是容量大，但是輸出電壓諧波多，輸入側(cè)功率因數(shù)低，使用功率元件數(shù)量較多。九十年代微機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，加速了雙饋電機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用步伐。同時(shí)，電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，使得采用電力電子元件(IGBT等)和脈寬調(diào)制(PWM)控制的變流技術(shù)在雙饋電機(jī)控制系統(tǒng)中得到了應(yīng)用，這大大促進(jìn)了雙饋電機(jī)控制技術(shù)在風(fēng)電系統(tǒng)中的應(yīng)用。三、課題完成后應(yīng)提交的成果畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、控制系統(tǒng)原理圖、控制流程圖等與其它畢業(yè)設(shè)計(jì)資料一起裝訂后裝在學(xué)校統(tǒng)一印制的“沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)