變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)是當前風力發(fā)電的核心技術，在這一系統(tǒng)運行過程中對其進行針對控制具有重要意義。專業(yè)的控制是保證變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)正常運行的重要前提。針對該發(fā)電系統(tǒng)的控制主要是集中在電網(wǎng)低壓故障時的雙變流器控制以及網(wǎng)側變流器的控制。本文將結合發(fā)電系統(tǒng)原理來探討如何實現(xiàn)科學高效的專業(yè)控制。
    變速恒頻風力發(fā)電技術,是當前運行效率較高,電能質量較優(yōu)的的發(fā)電技術。這項技術在風力發(fā)電領域中有著廣泛應用。隨著我國能源形勢的日益緊張,變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)在風能發(fā)電中的作用越來越重要。在這樣的背景下加強對變速恒頻發(fā)電控制技術的研究具有重要意義。
    雙饋風力發(fā)電是專業(yè)系統(tǒng)的的發(fā)電技術，這一系統(tǒng)的發(fā)電涉及到變流器控制、電網(wǎng)低壓故障控制以及電機控制等多個領域。這些方面的控制是保證變速恒頻風力發(fā)電技術正常運行的重要措施。當前針對變流器的控制主要是通過矢量控制技術來實現(xiàn)，這一技術相較于其他技術而言比較方便。
    非線性矢量控制
    變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)是一個多變量、非線性、強耦合的系統(tǒng)，實現(xiàn)對這一系統(tǒng)的及時有效地控制，有必要采用非線性矢量控制的方法來實現(xiàn)。針對該系統(tǒng)的控制設計人員先是要推算出系統(tǒng)的狀態(tài)方程，而后根據(jù)狀態(tài)方程推導出逆系統(tǒng)，最后根據(jù)逆系統(tǒng)來實現(xiàn)系統(tǒng)內?？刂?。
    1.1.狀態(tài)方程。狀態(tài)方程是表述系統(tǒng)特性的一種典型手法，工作人員可以通過既定的數(shù)學模型來推導雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的狀態(tài)方程。雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的最大控制目標是能夠充分利用風能，也就是指在風速一定條件下，能夠發(fā)揮發(fā)電系統(tǒng)的最大有功功率。因而我們要把風力發(fā)電系統(tǒng)的有功功率作為被控制量。輸出量則應該是無功功率。此時我們設輸入變量是u，輸出變量是y，那么我們就可以得到以下狀態(tài)方程和輸出方程.
    1.2.對雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)專業(yè)分析。一個系統(tǒng)能否能利用非線性矢量控制技術來進行有效應用，一個重要前提就在于該系統(tǒng)能否可逆。因而在控制之前還需要通過逆系統(tǒng)法來判斷雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)是否可逆。
    1.3.逆系統(tǒng)內模控制。在經(jīng)過詳細分析之后，工作人員把求得雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的a階積分逆系統(tǒng)串聯(lián)在原系統(tǒng)之前，就能夠得到具有線性傳遞關系的系統(tǒng)。而后由此便可得到系統(tǒng)內部模型，最后根據(jù)系統(tǒng)內部模型便可設計出內模控制器，從而最終實現(xiàn)對系統(tǒng)的非線性矢量控制。
    網(wǎng)側變流器的控制
    雙頻風力發(fā)電系統(tǒng)本身的的網(wǎng)側變流器是其中的關鍵設備，網(wǎng)側變流器的最終控制目標是要保持交流側單位功率因素運行以及直流環(huán)節(jié)電壓穩(wěn)定。工作人員通過對網(wǎng)側變流器的拓撲結構進行專業(yè)性分析之后，便可得出電壓方程：
     針對網(wǎng)側變流器的控制主要是通過電網(wǎng)電壓矢量定向來實現(xiàn)的，通過這種方法能夠有效地實現(xiàn)對有功以及無功的解耦控制。通過對有功和無功功率進行分析，就可以發(fā)現(xiàn)變流器傳遞的有功與無功是成正比關系的。三相PWM整流器的控制可以通過下圖來進行表示：
    電網(wǎng)低電壓控制
    在變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)中由于結構因素的影響會導致機組對電網(wǎng)故障非常敏感。一旦電網(wǎng)發(fā)生故障就會導致定子電流急遽增大，直流側電壓也將隨之升高。當前隨著風力發(fā)電技術的不斷成熟，DFIG機組在電力系統(tǒng)中所占容量越來越大，對電網(wǎng)的影響也隨之不斷增大。在這樣的背景下就必須要實現(xiàn)對風電機組的嚴格控制，要讓DFIG風電機組具有低電壓穿越能力。只有這樣才能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
    通過在轉子側裝設Crowbar電路可以有效實現(xiàn)上述目的。正如下圖2所示，在電網(wǎng)電壓跌落之后，開啟Crowbar電路的IGBT將能夠有效地吸收轉子回路能量，從而達到抑制過電流的目的。這樣一種設計思路，毫無疑問是能夠滿足設計要求的。在今后工作過程中應該不斷加強這方面的研究。
    為了證明實際的控制效果，工程人員還需要做專門的實驗。工程人員為了驗證控制算法的正確性搭建了30kw的變速恒頻風力發(fā)電控制系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)的模擬展示證明了以上算法的正確性。變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)是一項專業(yè)技術。在今后工作中應該加強其控制技術的研究。
    隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，我國新能源開發(fā)尤其是風能發(fā)電技術取得了快速進步。變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)就是其中一項重要的發(fā)電技術。通過這一技術能夠有效實現(xiàn)對風能的充分利用，對于緩解能源緊張形勢具有重要作用。本文詳細分析了變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)的控制技術，變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)在工作過程中由于各種因素會導致系統(tǒng)不穩(wěn)定，此時就需要采用專業(yè)控制技術來實現(xiàn)控制。非線性矢量控制就是其中的典型代表，此外網(wǎng)側變流器控制以及電網(wǎng)低電壓控制也是我們需要關注的重點內容。在今后應該不斷加強這些方面的研究。