5、单相风力分布式发电中VSC控制算法性能评估

单相风力分布式发电中VSC控制算法性能评估

1 引言

在单相自励感应发电机（SEIG）作为风力驱动的离网分布式发电系统中，存在着诸多电能质量问题。该发电机适用于为偏远地区的单相负载供电，然而其在独立运行时易受负载变化影响，频率和电压会随负载动态变化。此外，发电机的非线性负载会在源电流中产生谐波，严重影响发电机性能。

为实现SEIG的可控可靠运行，通常在负载的公共连接点（CPI）使用电压源换流器（VSC）等定制电力设备。VSC的控制需要快速且鲁棒的控制算法来生成调制信号以产生触发脉冲。一些研究者提出使用可变电容器控制单相SEIG的运行，但这种方法动态响应慢，且电容变化只能是离散的。而自适应控制算法在电压和频率快速变化的情况下，如风力分布式发电系统中，非常有效。因此，采用了三种自适应控制算法，即振幅自适应陷波滤波器（AANF）、自适应矢量滤波器（AVF）和变步长最小均方（VLGLMS），通过VSC控制SEIG的运行。

2 分布式发电系统配置

分布式发电系统的配置如下：
- VSC与由单相SEIG供电的线性/非线性负载并联连接。
- 驱动SEIG旋转的原动机是水平轴无调节风力涡轮机。
- 为在系统空载时产生额定电压，需要在辅助绕组上连接一个电容器。
- 在VSC和CPI之间连接一个接口电感（Lf），以减少补偿电流中的纹波。
- 在CPI处连接一个一阶阻尼高通滤波器（Rf，Cf），以过滤VSC的高频开关噪声。
- 除了非线性负载外，还连接了线性和镇流负载。镇流负载仅在发电和需求之间出现功率不匹配时使用。

VSC通常提供补偿电流，以补偿负载电流的无功功率和谐波，从而将非线性发电机负载引起的源电流畸变