改进的双馈风力发电机直接功率控制策略及其仿真验证

本文主要探讨了双馈风力发电机的直接功率控制技术，针对双馈电机在直接功率控制中转子磁链估计受电机转子参数影响较大的问题，作者孙海萌和卓自明提出了创新解决方案。他们基于双馈电机的矢量变换数学模型，对双馈发电机的恒开关频率直接功率控制策略进行了深入研究。 首先，作者详细阐述了传统的双馈电机控制策略，如定子磁场定向控制（FOC）和定子电压定向控制，以及直接转矩控制（DTC）。这些方法依赖于转子磁链的精确估计，然而在实际运行中，由于转差频率较低，转子磁链的估计精度会受到电机参数的影响。 为了解决这个问题，文章引入了一种新的控制方式——恒开关频率直接功率控制，这种方法不再完全依赖于转子磁链的估计，而是通过基于定子磁链的控制来实现。定子磁链由于与电网相连，其估计相对更为准确。控制策略通过估算的定子磁链位置和有功功率与无功功率的偏差，直接决定输出开关电压矢量，从而减少对转子参数的敏感性。 作者进一步分析了风力机的输出功率与发电机转速之间的关系特性，并推导出了不同转速下的有功功率指令信号目标参考值算法。这种算法的目的是优化风能的捕获和输出功率的稳定性，减少机械应力和转矩脉动。 为了验证这一控制方式的有效性，作者使用Matlab/Simulink软件构建了一个双馈风力发电系统的仿真模型。通过仿真结果，研究者证实了恒开关频率直接功率控制策略的正确性和优越性，尤其是在复杂风况下，它能更好地保持系统稳定并高效利用风能。 这篇文章对于双馈风力发电机的直接功率控制技术进行了理论分析和实践验证，为提高风力发电系统的性能和可靠性提供了新的思路和方法。这一研究成果对于推动风能产业的技术进步和可持续发展具有重要意义。