采用超級電容的直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組故障穿越和功率平滑控制.pdf

1、風(fēng)能是綠色能源，具有分布廣、可再生、無污染的特點(diǎn)。在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域中，直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(D-PMSG WTGS)由于其運(yùn)行可靠性和控制靈活性，得到了越來越多的關(guān)注，市場份額逐漸增加。本文針對采用超級電容器儲能的D-PMSG WTGS，對其故障穿越和功率平滑控制展開研究，以期進(jìn)一步提高其運(yùn)行性能。
　　首先，明確了研究的目的和意義，分析了世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，分別闡述了現(xiàn)階段風(fēng)力發(fā)電和超級電容器的發(fā)展現(xiàn)狀，綜述了D-PMSG WT

2、GS的故障穿越和功率平滑控制的研究現(xiàn)狀。
　　其次，給出了采用超級電容器的D-PMSG WTGS的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，根據(jù)其結(jié)構(gòu)和工作原理，推導(dǎo)了網(wǎng)側(cè)變換器和雙向 Buck-Boost變換器的數(shù)學(xué)模型，包括了網(wǎng)側(cè)變換器和雙向Buck-Boost變換器的開關(guān)函數(shù)模型以及雙向Buck-Boost變換器的狀態(tài)方程模型和傳遞函數(shù)模型。
　　第三，針對電網(wǎng)故障和電網(wǎng)正常兩種狀況，提出D-PMSG WTGS中網(wǎng)側(cè)變換器和用于超級電容器存儲和釋放電

3、能的雙向 Buck-Boost變換器的協(xié)調(diào)控制策略。采用二階廣義積分器鎖相環(huán)(SOGI-PLL)檢測電網(wǎng)電壓，電網(wǎng)正常時，網(wǎng)側(cè)變換器采用基于電壓前饋的直流電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的電網(wǎng)電壓定向控制，雙向 Buck-Boost變換器采用電流單閉環(huán)釋能控制；電網(wǎng)故障時，網(wǎng)側(cè)變換器采用結(jié)合負(fù)序電壓前饋的功率外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)控制，雙向 Buck-Boost變換器采用直流電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)控制。在 Matlab/Simulink環(huán)境中進(jìn)行了仿真研究

4、，仿真結(jié)果表明，所論協(xié)調(diào)控制策略可以提高D-PMSG WTGS的故障穿越能力。
　　第四，對D-PMSG WTGS的功率平滑控制進(jìn)行研究。設(shè)計(jì)了“風(fēng)速功率模型”，用來模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)的出力隨風(fēng)速發(fā)生波動的狀態(tài)；為實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)功率相對平滑，網(wǎng)側(cè)變換器采用電網(wǎng)電壓定向控制，雙向Buck-Boost變換器采用電流單閉環(huán)控制。其中，有功功率給定值由機(jī)側(cè)輸出功率及其平均值確定，并對比分析了數(shù)值平均法和低通濾波法獲得的功率平均值的效果。仿真結(jié)果表明