刘 琳， 董祖毅

（上海电气输配电集团，上海200042）

作为解决能源和环境问题的有效途径，风力发电正在世界范围内得到快速发展，已日益成为当今世界速度增长最快的能源［1］。自20世纪90年代后，变速恒频风电机组得到迅速发展。与定速风电机组相比，变速风电机组可以有效提高风能利用效率，并保证了风力机输出功率平稳［2］。变速控制指的是发电机转速可以随风速而变化，从而实现最大风能捕获；额定风速以上时，变桨控制可以有效调节风力发电机组吸收功率及叶轮产生载荷，使其不超过设计的限定值［3］。

变速恒频风力发电机组的控制主要为额定以下的转矩控制和额定以上的变桨控制。如何从转矩控制区过渡到变桨控制区，是非常关键的技术问题，常用的方法是采用转矩－转速斜线控制。然而，让风力机运行在这条很陡的斜线上是非常困难的，转矩对转速的变化非常敏感，势必造成在此运行区域附近转矩上下波动很大。近年来，比例积分（Proportion－Integral，PI）控制器越来越多地应用到转矩控制中，是目前的主流研究趋势。相比于很陡的斜线过渡区，转矩PI控制策略可以在更宽的风速运行范围内工作在CPmax点附近，与同样最大工作转速相比能吸收更多的能量，同时保持了风力机控制系统的一致性［4］。

本文在建立风力机模型以及传动链模型的基础上，设计了额定风速以下的转矩区控制策略。分为3个运行区域：最小转速运行区、最佳叶尖速比区和额定转速运行区。……