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风电变流技术
★ 5.0
一种采用双逆变器供电绕线转子感应发电机的新型变速风能转换系统
A New Variable-Speed Wind Energy Conversion System Using Double-Inverter-Fed Wound Rotor Induction Generator
| 作者 | Anirban Nanda · V. S. S. Pavan Kumar Hari |
| 期刊 | IEEE Transactions on Energy Conversion |
| 出版日期 | 2024年6月 |
| 技术分类 | 风电变流技术 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 双逆变器馈电绕线转子感应发电机 风力发电系统 超同步模式 效率优化 实验验证 |
语言:
中文摘要
本文提出双逆变器供电绕线转子感应发电机(DI - WRIG)作为风力发电系统(WECS)的潜在选择,因其具有更高的控制自由度、较宽的转速范围和高效的运行特性。通过控制发电机定子和转子绕组的供电电压频率,DI - WRIG 可在任意轴转速下以超同步模式运行,从而在整个转速范围内实现高效运行。此外,对于给定的风力机功率曲线,通过恰当选择总励磁电流、供电频率以及定子和转子之间的励磁电流分配,可使 DI - WRIG 的效率达到最大。本文讨论了所提出的 DI - WRIG 应用于风力发电的设计考虑因素。此外,还介绍了一种针对给定风力机特性推导发电机最佳运行条件的离线方法。本文给出了一台 7.5 千瓦实验室规模的 WECS 样机的实验结果,以验证所提出的风力发电机的性能。
English Abstract
The double-inverter-fed wound rotor induction generator (DI-WRIG) is proposed in this article as a potential candidate for wind energy conversion system (WECS) because of its increased freedom of control, wide speed range and efficient operation. By controlling the frequencies of the supplied voltages to both stator and rotor terminals of the generator, it is possible to operate the DI-WRIG in super-synchronous mode at any shaft speed, enabling efficient operation over the entire speed range. Further, the efficiency of a DI-WRIG can be maximized by appropriate selection of the total magnetizing current, the supply frequencies and the sharing of magnetizing current between stator and rotor, for a given turbine power curve. Design considerations of the proposed DI-WRIG for application in wind energy conversion are discussed. Moreover, an offline approach to derive optimum operating conditions of the generator for a given wind turbine characteristics is presented in this article. Experimental results are presented from a 7.5 kW laboratory-scale WECS prototype to demonstrate the performance of the proposed wind turbine generator.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这篇论文提出的双逆变器馈电绕线转子感应发电机(DI-WRIG)技术具有重要的战略参考价值。该技术通过同时控制定子和转子两侧的逆变器,实现了全速度范围内的超同步运行,这与我司在光伏逆变器领域积累的双向功率变换技术存在显著的协同效应。
从技术层面分析,DI-WRIG系统的核心优势在于通过双端频率协调控制和励磁电流优化分配,实现了发电效率的最大化。这种控制策略与我司储能变流器中的双向PCS技术在拓扑结构和控制算法上具有相通性。特别是论文提出的离线优化方法,可为我司风电变流器产品开发提供新的技术路径,有助于拓展风电业务板块,形成"光伏+风电+储能"的综合解决方案。
从应用前景评估,该技术目前仍处于实验室验证阶段(7.5kW原型机),距离兆瓦级商业化应用尚有距离。主要挑战包括:双逆变器系统的成本控制、复杂控制算法的工程化实现、以及在恶劣环境下的长期可靠性验证。然而,这也为我司提供了技术突破的机遇窗口。
建议我司技术团队重点关注以下方向:一是借鉴其双端控制思想优化现有风电变流器产品;二是评估该技术在海上风电等特殊场景的应用潜力;三是探索将此技术与我司储能系统集成,构建更灵活的能源管理方案。通过技术预研和专利布局,可在下一代风电变流技术领域占据先发优势。