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，电压和频率会随负载变化而波动，并且非线性负载会使源电流产生谐波，严重影响发电机性能。

为实现SEIG的可靠运行，通常在负载的公共连接点使用电压源换流器（VSC）。VSC的控制需要快速且鲁棒的算法来生成调制信号和触发脉冲。一些研究提出使用可变电容器控制SEIG，但动态响应慢且电容调整是离散的。而自适应控制算法在电压和频率快速变化的风力分布式发电系统中更为有效，因此采用了AANF、AVF和VLGLMS三种自适应控制算法来控制VSC，进而控制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：
- 一个VSC与由单相SEIG供电的线性/非线性负载并联。
- SEIG由水平轴无调节风力涡轮机驱动。
- 为在空载时产生额定电压，辅助绕组需连接一个电容器。
- 在VSC和公共连接点（CPI）之间接入一个接口电感（Lf），以减少补偿电流的纹波。
- 在CPI处连接一个一阶阻尼高通滤波器（Rf，Cf），用于过滤VSC的高频开关噪声。
- 除非线性负载外，还连接了线性和镇流负载，镇流负载仅在发电与需求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，将非线性负载导致的源电流畸变降低到IEEE标准519 - 1992要求的水平。VSC的开关额定值由需要补偿的谐波电流和无功功率决定。

3. 分布式发电系统组件设计