雙饋變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)控制策略研究.pdf

1、目前，利用科技手段研究和開發(fā)新的、可再生的、綠色能源已經(jīng)成為擺在全世界面前的重大課題。作為經(jīng)濟競爭力最強的新興能源一風電，對于地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展、消除貧困、提供就業(yè)、減少溫室氣體排放和控制大氣污染等諸多方面有著極大的積極意義。本文以交流勵磁雙饋變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)和其控制技術(shù)為研究對象，對其從理論到仿真再到實驗，進行了深入的研究。
　　本文對交流勵磁雙饋發(fā)電機的基本理論進行研究，并且分析了三電平變換器的結(jié)構(gòu)和優(yōu)點，將三電平變換器應(yīng)用于雙

2、饋變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)中。仿真結(jié)果表明，三電平變換器的輸出波形優(yōu)于兩電平變換器并且將三電平變換器用于雙饋變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)中的輸出波形質(zhì)量更優(yōu)。
　　分別研究了空載運行階段和并網(wǎng)運行兩個階段的機側(cè)變換器控制策略，并分析了網(wǎng)側(cè)變換器數(shù)學(xué)模型和控制策略。為了克服PI動態(tài)解耦性差和對參數(shù)敏感問題，以及加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，將內(nèi)?？刂破饕刖W(wǎng)側(cè)變換器及空載運行階段機側(cè)變換器控制中。設(shè)計了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)模控制相結(jié)合的控制策略，并將其應(yīng)用于

3、并網(wǎng)后的控制策略中。這種方法結(jié)合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)?？刂频膬?yōu)點，利用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的在線學(xué)習(xí)功能及時地調(diào)整內(nèi)模控制器中的可調(diào)參數(shù)，從而增強了系統(tǒng)的魯棒性能和自適應(yīng)能力。仿真結(jié)果驗證了所提出的控制策略的正確性和有效性。
　　深入討論了網(wǎng)側(cè)變換器數(shù)學(xué)模型及電網(wǎng)電壓定向矢量控制下的電壓、電流雙閉環(huán)控制策略。網(wǎng)側(cè)變換器采用比例諧振控制，具有控制精度高、算法實現(xiàn)簡單等優(yōu)點，但其穩(wěn)定性易受到電網(wǎng)波動及負載擾動影響。本文提出了一種包括電網(wǎng)電壓和轉(zhuǎn)子電流

4、微分信號的前饋控制策略，通過電流微分快速調(diào)節(jié)網(wǎng)側(cè)電流以維持系統(tǒng)功率平衡。與傳統(tǒng)的比例諧振控制相比，前饋控制的引入能有效提高系統(tǒng)對電網(wǎng)波動和轉(zhuǎn)子變換器負載擾動的抗干擾能力，加快系統(tǒng)動態(tài)性能，仿真結(jié)果驗證了所提控制策略的正確性和有效性。
　　研究了電網(wǎng)電壓在大幅度和小幅度跌落時的不同低電壓穿越(LVRT)控制策略，仿真結(jié)果表明，采用硬件保護電路的Crowbar電阻的阻值選取對于LVRT控制的影響很大。為了進一步研究Crowbar電阻，

5、本文提出了基于Crowbar阻值模糊優(yōu)化的雙饋風電機組低電壓穿越策略，模糊優(yōu)化理論應(yīng)用于雙饋風電機組低電壓穿越時Crowbar阻值設(shè)計是一種全新的方法。本文從機組安全約束角度出發(fā)，根據(jù)模糊優(yōu)化機理及阻值約束關(guān)系，建立Crowbar阻值模糊集隸屬函數(shù)及模糊目標函數(shù)。仿真結(jié)果表明優(yōu)化后的Crowbar阻值可以顯著增強雙饋機組的低電壓穿越能力，有效提高風電系統(tǒng)的安全可靠性。
　　在前期搭建的一套15kW變速恒頻雙饋風力發(fā)電實驗平臺上進行