双馈异步发电机的超同步和亚同步运行优化

图9-21所示为采用最大功率点跟踪控制的双馈异步发电机风力发电功率Pm—转速特性曲线。当机械功率为负时，双馈异步发电机工作在发电模式。因为双馈异步发电机的转速是可调的，所以可通过最大功率点跟踪控制算法获得最大风能。当系统工作在系统功率—转速曲线的最大功率点时，发电机从机械轴上获得的机械功率Pm和转速ωr的三次方成正比。

图9-21所示的转速范围是0.5ωs～1.2ωs，它对应了整个转速范围(0～1.2ωs)的58%。这个转速范围对于风力发电系统的运行已经足够，这是因为当发电机转子速度变为额定转速的42%时，系统发出的功率为0.074p.u.(0.423)，仅为额定功率的7.4%。当发电机发出额定功率(1p.u.)时，对应的额定转差率为－0.2，这表示系统工作在额定稳定工作点。从动态特性上来说，双馈异步发电机转差率最高可运行至－0.3p.u.(大约为同步速度ωs的30%以上)。所以转子电路中的变流器按照能够满足传输定子额定功率的30%设计即可。

图9-21　采用最大功率点跟踪控制的双馈异步发电机风力发电功率Pm—转速特性曲线(www.xing528.com)

如图9-21所示，根据转子速度判断，双馈异步发电机风力发电系统有两种运行模式：(1)超同步模式，发电机工作在同步转速ωs之上；(2)亚同步模式，发电机工作在同步转速以下。转差率在超同步模式时为负值，而在亚同步模式下为正值。