李华兵（中工武大设计研究有限公司，湖北　武汉　430000）



2.0MW双馈发电机最大风能捕获转矩控制原理及分析

李华兵（中工武大设计研究有限公司，湖北武汉430000）

双馈发电机的输入机械功率与风力机的输出功率有关，为提高风能转换效率，使风能利用效率最大，必须在风速变化时及时调整风力机叶片的转速，使叶尖线速度与风速之比始终等于最佳叶尖速比λm。保持最佳叶尖速比λm，就可获得最佳的风能利用系数Cpmax，使风力机沿着最佳功率曲线Popt运行，最终到达新风速下的稳态，风力机将会实现最大风能捕获，输出最大功率Pmax。

电磁功率；机械功率；最大风能捕获；风能利用系数；风速；转速；叶尖速比；最佳功率曲线

1　动力学原理

1.1双馈发电机的运动方程

式中：Tm为风力机给发电机提供的机械转矩；

Te为发电机的实际电磁转矩；

J为发电机的转动惯量；

ωg为发电机的机械转速。

1.2双馈发电机的能量关系

定子功率平衡方程：

式中：Pe1为定子的电磁功率；

P1为定子输出的有效电磁功率；

PCu1为定子绕组的铜耗。

转子功率平衡方程：

式中：P2为转子侧输入或输出的有效电磁功率；

PCu2为转子绕组的铜耗；

Pe2为转子绕组转换或传递的电磁功率。

由双馈发电机的基本方程式可得：

由式（4）可见，转子的电磁功率始终保持为转差功率sPe1，仅为定子电磁功率的一小部分，变频器的容量得到了很大程度的降低。

对于双馈发电机，Pe1为正值，所以当转差率s〈0时，Pe2为负值，此时转子向变频电源输出电磁功率；当转差率s〉0时，Pe2为正值，此时转子由变频电源输入电磁功率。……