9、小型风力涡轮系统、储能技术与逆变器接口详解

小型风力涡轮系统、储能技术与逆变器接口详解

1. 小型风力涡轮系统

小型风力涡轮系统中，由于发电机和电力电子技术的改进，变速涡轮在公用事业规模上比恒速涡轮更具成本效益，也更受欢迎。变速运行还能减少涡轮负载，因为阵风带来的风能突然增加可以通过提高转子速度吸收，而非通过部件弯曲来承受。

风力涡轮控制的目标和策略受涡轮配置影响。水平轴风力涡轮（HAWT）可以是上风式（转子在塔架上风侧）或下风式（转子在塔架下风侧），这种选择会影响涡轮动力学和结构设计。此外，风力涡轮还可分为变桨距和定桨距，变桨距涡轮允许部分或全部叶片绕其纵轴旋转，定桨距机器制造成本较低，但变桨距涡轮减轻负载和影响气动转矩的能力使其在现代公用事业规模涡轮市场占主导地位。

1.1 控制回路

风力涡轮控制系统的主要回路中，由于风速在转子平面上变化，风速点测量只能传达风流入信息的一小部分。转子速度是基线发电机转矩和叶片桨距控制器所需的唯一测量值。

1.2 发电机侧控制

发电机在转子参考系（dq轴）下的电压方程为：
[
\begin{cases}
v_{sd} = -R_si_{sd} - \frac{d\lambda_{sd}}{dt} + \omega_r\lambda_{sq}\
v_{sq} = -R_si_{sq} - \frac{d\lambda_{sq}}{dt} + \omega_r\lambda_{sd}
\end{cases}
]
其中，(\lambda_{sd}) 和 (\lambda_{sq}) 是d和q磁通链：
[
\begin{cases}