DFIG 風力發電機組控制系統,通過仿真探索風力發電機組控制系統
對電力需求的不斷增加，化石燃料的快速消耗和環境問題的日益嚴重，促使人們對清潔和可持續能源的替代形式需求不斷增加。全球範圍内的能源産量已經從2020年的不到30%增加到2030年的40%以上。
根據國際可再生能源機構在2021年釋出的統計資料，全球範圍内2020年共産生了2,802,004兆瓦的電力，其中非洲增加了53,824兆瓦的電力。國際能源機構預測到2030年全球能源需求将增加一倍。
全球能源産量、消費和金融發展的波動顯示了與全球經濟增長相關的直接增長。這些全球範圍内的經濟增長趨勢，結合工業發展和農村電氣化的能源需求，在南非也有所展現。南非的能源來源包括59%的煤炭、16%的石油、3%的汽油、2%的核能和20%的可再生資源及其他來源。
全球風能裝機容量的累積增長迅速推動了風能設施的發展。風是對流層上升氣壓力、重力、科氏力、離心力和摩擦力的總效應。風的空氣動力學特性，包括升力和阻力、攻角以及高升阻比對于風能利用的風機轉子葉片是有效的。
讨論了如何通過扭曲和錐形螺旋槳式轉子葉片，改進攻角、轉子轉速和效率，同時減少阻力和彎曲應力。Betz方程評估了傳統風力渦輪機從風中提取能量的最大效率為59%。風力渦輪發電系統通常分為升力型和阻力型、上風向和下風向型、水準軸和垂直軸型。
大多數電力網絡運作在N+1或N+2配置标準。N-0配置标準廣泛應用于徑向低壓配電網中。連接配接到電網的風能發電系統需要滿足一定的标準。
風力渦輪機發電控制系統将風力渦輪機與電網連接配接，通過發電排程，調節發電機轉速，進而調整發電機頻率、電網電壓、有功和無功功率的流動，同時在故障時将風力渦輪機與電網斷開，導緻功率損失、不同步和發電設施的級聯跳閘。
通過在轉子側變流器上控制轉子電流以及通過擴充狀态觀測器控制來動态地消除由風能轉換方法産生的實際和無功定子功率。
将最大功率點跟蹤與DFIG定子磁通定向矢量控制相結合，以分離DFIG中心風力渦輪機産生的實際功率和無功功率的控制，并以發電功率為DFIG的動态能量參考。
通過将進一步的電流控制器環嵌入矢量引用信号中，将對電網內建DFIG的對稱和非對稱電壓升降進行了控制。采用開路定子負序轉子電流控制系統，允許感應定子電壓與電網系統電壓一樣不平衡，進而實作DFIG與電網系統的均勻連接配接。
這次主要是調查風能發電機組與電力系統內建的影響。轉子側變流器控制單元用于通過調節轉子電流和DFIG轉速來控制實際和無功功率。
通過計算定子電壓、定子電流、轉子電流和編碼器響應信号來控制轉子速度，主動PI測量和控制過程改進了控制系統的穩定性，并提高了其對系統噪聲的魯棒性。
參與的PI控制單元通過維持穩定的發電功率頻率和電壓與電網頻率和電壓相一緻來證明對電網側變流器控制。控制器方案和用于研究的仿真模式控制器，確定了風能發電機在不同的風速下與電網相一緻，就像同步發電機一樣，轉子頻率為零。
傳統的風能控制政策，包括四個操作區域，它顯示了風速作為風速的函數。這類似于全負荷條件下的操作。在這裡機械功率可以通過調整葉片角度或使用扭矩控制進行限制。
通常電磁扭矩保持在一個微不足道的值，并調節葉片角度以保持風力渦輪在最大轉速下，以保持功率輸出在高于額定風速的情況下。
最大功率點控制的DFIG的轉速與轉子轉速的最大功率偏差是為每個單獨的風力渦輪預先确定的。由于風的間歇性特性，必須包含一個控制單元，以便能夠無論風速如何跟蹤最大峰值。
由于自适應跟蹤和自校準功能，這兩種最佳MPC控制方法在文獻中被描述為間接速度控制和直接速度控制。直接速度控制器比較緊密地跟蹤最大功率曲線，具有快速的動态響應。
這次重點是調查風能發電機組與電力系統內建的影響。通過調節轉子電流和DFIG轉速來控制實際和無功功率的轉子側變流器控制單元。
通過計算定子電壓、定子電流、轉子電流和編碼器響應信号，利用主動PI測量和控制過程改進了控制系統的穩定性，并提高了其對系統噪聲的魯棒性。
通過維持穩定的發電功率頻率和電壓與電網頻率和電壓相一緻的控制單元，實作了電網側變流器的控制。研究所采用的控制器方案和仿真模式控制器確定了風能發電機在不同的風速下與電網相一緻，就像同步發電機一樣，轉子頻率為零。
