畸變電網(wǎng)下雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的優(yōu)化控制策略研究.pdf

1、雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(doubly fed induction generator，DFIG)由于具有變速恒頻運(yùn)行模式、功率因數(shù)可控、交流器功率等級(jí)小等優(yōu)點(diǎn)，是目前風(fēng)電市場(chǎng)的主流機(jī)型。由于DFIG的定子直接連接到電網(wǎng)中，DFIG的運(yùn)行狀態(tài)很容易受到電網(wǎng)電壓的影響。當(dāng)電網(wǎng)電壓為含有不平衡和諧波分量的畸變狀態(tài)時(shí)，會(huì)造成并網(wǎng)電流畸變、輸送到電網(wǎng)中的功率波動(dòng)、電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、直流母線(xiàn)電壓脈動(dòng)等問(wèn)題，不僅惡化了DFIG風(fēng)電機(jī)組向電網(wǎng)中輸送的電能質(zhì)量，更威

2、脅了DFIG機(jī)組的安全運(yùn)行。因此，研究在畸變電網(wǎng)下雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行策略具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以DFIG機(jī)組為研究對(duì)象，通過(guò)理論分析、控制方案設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究，獲得了如下的一些創(chuàng)新研究成果:
　　1.針對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器提出了改進(jìn)的三矢量預(yù)測(cè)控制策略。傳統(tǒng)的三矢量預(yù)測(cè)功率策略根據(jù)電網(wǎng)電壓矢量的位置選取三個(gè)變流器電壓矢量，這會(huì)導(dǎo)致在某些區(qū)域內(nèi)所選電壓矢量的預(yù)測(cè)時(shí)間為負(fù)的問(wèn)題，繼而出現(xiàn)功率和電流波動(dòng)，惡化了穩(wěn)態(tài)性能。本文所提出的

3、三矢量預(yù)測(cè)功率控制策略設(shè)計(jì)了兩種改進(jìn)方法:第一種方法中通過(guò)功率誤差選取電網(wǎng)電壓矢量，可以確保所選電壓矢量的預(yù)測(cè)時(shí)間始終為正;第二種方法依然根據(jù)電網(wǎng)電壓矢量的位置選取變流器電壓矢量，通過(guò)優(yōu)化電壓矢量序列的方法，當(dāng)預(yù)測(cè)時(shí)間為負(fù)時(shí)自動(dòng)將變流器端輸出電壓矢量更新為更合適的電壓矢量。兩種方法均可消除功率和電流波動(dòng)，獲得更好的穩(wěn)態(tài)性能。在此基礎(chǔ)上，研究了不平衡和低次諧波電網(wǎng)下網(wǎng)側(cè)變流器的三矢量預(yù)測(cè)功率控制策略和預(yù)測(cè)電流控制策略，改善了不平衡和低次諧

4、波電網(wǎng)下的輸出電流質(zhì)量。
　　2.針對(duì)機(jī)側(cè)交流器提出了預(yù)測(cè)定子電流控制策略。不同于傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)功率控制策略和預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)子電流控制策略，本文提出的預(yù)測(cè)定子電流控制策略直接將定子電流作為被控對(duì)象，當(dāng)電網(wǎng)電壓中含有不平衡和諧波分量時(shí)仍然可以確保正弦且對(duì)稱(chēng)的定子電流輸出，更適用于畸變電網(wǎng)下DFIG的運(yùn)行。為了降低傳統(tǒng)預(yù)測(cè)控制中的計(jì)算復(fù)雜度，本文針對(duì)所提出的預(yù)測(cè)定子電流控制策略設(shè)計(jì)了低復(fù)雜度的控制算法，便于在通用控制芯片中實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)控制程序。在并網(wǎng)

5、前，通過(guò)本文提出的虛擬定子電流概念，可以在定子端產(chǎn)生和電網(wǎng)電壓一致的定子電壓，實(shí)現(xiàn)平滑并網(wǎng)。
　　3.針對(duì)同時(shí)含有低次和高次諧波分量的廣義諧波電網(wǎng)，在傳統(tǒng)基于SVPWM的直接功率控制（Direct power control，DPC）策略基礎(chǔ)上，提出基于重復(fù)控制調(diào)節(jié)器的控制策略。通過(guò)將重復(fù)控制調(diào)節(jié)器對(duì)被控量直接閉環(huán)，無(wú)需相序分量即可實(shí)現(xiàn)抑制定子電流諧波分量、功率平穩(wěn)或轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)的控制目標(biāo)。在同時(shí)考慮機(jī)側(cè)交流器和網(wǎng)側(cè)交流器時(shí)，將機(jī)側(cè)交