Comparative analysis of several grid-connected methods suitable for variable speed constant frequency wind turbines

Effective control of the stator voltage of a doubly-fed generator is the key to achieving grid-connection without impact current for variable speed constant frequency generators. This paper studies the stator voltage control of a doubly-fed generator, compares and analyzes the no-load grid-connection mode, the load grid-connection mode and the \"island\" grid-connection mode, and points out their respective advantages and disadvantages. At present, AC excitation variable speed constant frequency control technology is a relatively advanced and ideal power generation technology. The AC excitation doubly-fed generator variable speed constant frequency wind power generation scheme is to apply three-phase AC to the rotor side of the doubly-fed generator for excitation, adjust the amplitude, frequency and phase of the excitation current, and achieve constant frequency and constant voltage output on the stator side; due to the use of vector control technology, independent adjustment of active and reactive power is achieved, thereby improving the dynamic and static characteristics of the wind turbine and the grid to which it is connected [1-4]. In wind power generation, the use of AC excitation doubly fed wind power generation scheme can achieve the following superior performance: (1) By adjusting the frequency of the excitation current, constant frequency power generation can be achieved at different speeds to meet the requirements of power load and grid connection; (2) By adjusting the active and reactive components of the excitation current, the active power and reactive power of the generator can be independently adjusted, which can not only compensate for the reactive power demand of the power grid, but also improve the static and dynamic performance of the power system; (3) Due to the use of AC excitation, the generator and the power system form a \"flexible connection\", that is, the excitation current can be adjusted according to the grid voltage, current and generator speed, and the generator output voltage can be accurately adjusted to meet the requirements; (4) Since the control scheme is implemented by the rotor circuit, and the power flowing through the rotor circuit is the slip power determined by the speed operating range of the AC excitation generator, it is only a small part of the rated power, which greatly reduces the capacity of the inverter and reduces the cost of the inverter.