離網(wǎng)型雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制策略研究.pdf

1、隨著全球能源短缺以及傳統(tǒng)能源發(fā)電帶來的環(huán)境問題日益突出，風(fēng)力發(fā)電因其較成熟的開發(fā)技術(shù)以及商業(yè)化潛能得到快速的發(fā)展，其中，交流勵(lì)磁雙饋發(fā)電機(jī)已成為風(fēng)電系統(tǒng)的主流。目前，并網(wǎng)型雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)研究已基本成熟，但其無法解決電網(wǎng)無法覆蓋地區(qū)的供電問題。離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在脫離大電網(wǎng)支撐的情況下可以單獨(dú)運(yùn)行，且滿足周邊偏遠(yuǎn)地區(qū)的供電需求，對(duì)改善環(huán)境、緩解電力供應(yīng)緊張狀況等有著重要意義。本文以離網(wǎng)型雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為研究對(duì)象，詳細(xì)研究離網(wǎng)型風(fēng)

2、力發(fā)電中的不平衡負(fù)載、非線性負(fù)載以及儲(chǔ)能控制等問題，并在此基礎(chǔ)上，就離網(wǎng)型雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行提出了有效的控制方案。論文的研究內(nèi)容可概括如下:
　　(1)在建立了離網(wǎng)型雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，給出了不同發(fā)電模式下雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率傳輸特性;基于雙PWM變換器中間直流電容的解耦作用，提出了平衡負(fù)載下定、轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的矢量控制策略及離網(wǎng)型雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制方案。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提策略的有效性。
　　(2)

3、針對(duì)不平衡負(fù)載對(duì)離網(wǎng)型雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)定子側(cè)有、無功功率和電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生二倍頻率波動(dòng)的問題，提出了一種定、轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的解耦控制策略，分別對(duì)定子側(cè)變換器采用基于三相四橋臂變換器拓?fù)涞氖噶靠刂撇呗詠硌a(bǔ)償不平衡定子電流，為負(fù)載的零序、負(fù)序電流提供物理通道以消除電磁轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)影響;為保證負(fù)載獲得期望的供電電壓，對(duì)轉(zhuǎn)子側(cè)變換器采用直接定子電壓控制方案，設(shè)計(jì)了一種擴(kuò)張狀態(tài)觀測器以實(shí)時(shí)估計(jì)轉(zhuǎn)子電流環(huán)的擾動(dòng)，改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及魯棒性。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4、驗(yàn)證了所提出策略的可行性和有效性。
　　(3)針對(duì)非線性負(fù)載給離網(wǎng)型雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生輸出電壓諧波的問題，提出了一種通過控制轉(zhuǎn)子側(cè)變換器使雙饋系統(tǒng)具備有源濾波器功能的策略，抑制輸出電壓諧波。針對(duì)該方法在抑制輸出電壓諧波的同時(shí)帶來了定子電流諧波增加的問題，提出了一種改進(jìn)控制策略，利用轉(zhuǎn)子側(cè)變換器控制定子側(cè)提供正弦電壓的同時(shí)，抑制輸出電壓諧波及定子側(cè)諧波電流的增加。仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提出控制策略的可行性和有效性。
　　(4)針對(duì)

5、風(fēng)能因隨機(jī)性、間歇性所帶來的輸出功率波動(dòng)、輸出電壓閃變等問題，提出了一種儲(chǔ)能元件接入中間直流環(huán)節(jié)的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提出了定子側(cè)變換器控制定子電壓、轉(zhuǎn)子側(cè)變換器控制最大風(fēng)能追蹤以及定子側(cè)變換器控制中間直流電壓、轉(zhuǎn)子側(cè)變換器控制定子電壓而儲(chǔ)能變換器實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能追蹤的兩種新型控制策略。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了所提出策略的正確性和有效性。
　　(5)為彌補(bǔ)單臺(tái)發(fā)電機(jī)在負(fù)載多、電量需求大時(shí)無法滿足供電需求的局限性，提出了一種基于下