適應(yīng)畸變電網(wǎng)的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制策略研究.pdf

1、風(fēng)力發(fā)電機組裝機容量不斷擴大，使得風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的輸出電能質(zhì)量和并網(wǎng)運行的安全可靠性受到越來越多的關(guān)注。我國的大型風(fēng)電場大多安裝在大電網(wǎng)的末端，所接入環(huán)境為弱電網(wǎng)環(huán)境，常存在電壓不平衡、諧波畸變等非理想狀況。為維持電網(wǎng)可靠性和穩(wěn)定性、風(fēng)力發(fā)電機組運行安全性，我國風(fēng)電并網(wǎng)標準《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》和《風(fēng)電場接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》均要求在電網(wǎng)不平衡及諧波畸變下，接入電網(wǎng)的風(fēng)電系統(tǒng)能持續(xù)不脫網(wǎng)運行，且輸出電能質(zhì)量符合相關(guān)標準。考慮我國實際情

2、況，本文對應(yīng)用最為廣泛的雙饋異步感應(yīng)(doubly fedinduction generator, DFIG)風(fēng)電機組在不平衡及諧波畸變電網(wǎng)下的增強運行控制展開研究。論文的研究重點為:1）諧波畸變電網(wǎng)下DFIG風(fēng)電系統(tǒng)矢量控制性能評估及改進矢量控制方案;2）不平衡及諧波畸變電網(wǎng)下DFIG風(fēng)電系統(tǒng)積分滑?？刂菩阅茉u估及諧振滑?？刂品桨?。主要研究內(nèi)容和貢獻有:
　　1)建立了諧波畸變電網(wǎng)下DFIG風(fēng)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，描述了該電網(wǎng)條件下

3、DFIG風(fēng)電系統(tǒng)的電流、功率、轉(zhuǎn)矩等。分析了該電網(wǎng)下，傳統(tǒng)矢量控制中濾波器參數(shù)及控制器參數(shù)對機側(cè)變流器(rotor side converter, RSC)和網(wǎng)側(cè)變流器(gridside converter, GSC)諧波抑制能力的影響，證明了DFIG風(fēng)電系統(tǒng)傳統(tǒng)矢量控制在諧波畸變電網(wǎng)下的局限性，并通過仿真和實驗進行了驗證。
　　2)提出了諧波畸變電網(wǎng)條件下包括GSC和RSC的DFIG風(fēng)電系統(tǒng)的改進矢量控制策略。針對GSC，提出了

4、基于比例-積分-諧振(proportional integral resonant，PIR)電流控制器的改進矢量控制方案，實現(xiàn)輸出電流正弦或輸出有功功率和無功功率平穩(wěn)無脈動兩個輔助控制目標。針對RSC，提出基于定子電流諧振閉環(huán)的改進矢量控制策略，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子電流正弦、定子電流正弦、消除定子有功功率和無功功率脈動、消除電機電磁轉(zhuǎn)矩和定子無功功率脈動等4個輔助控制目標。進而提出基于改進矢量控制的DFIG風(fēng)電系統(tǒng)協(xié)同控制方案，實現(xiàn)DFIG電磁轉(zhuǎn)矩

5、平穩(wěn)、系統(tǒng)輸出電流正弦或者系統(tǒng)輸出功率平穩(wěn)2個輔助控制目標。針對以上所提控制策略，進行了仿真和實驗驗證。
　　3)為了增強模型參數(shù)變化下DFIG風(fēng)電系統(tǒng)的魯棒性，分別設(shè)計GSC和RSC的積分滑?？刂品桨?，并給出控制參數(shù)選取原則。然后對不平衡及諧波電網(wǎng)下積分滑?？刂菩阅苓M行評估，證明了積分滑?？刂圃诓黄胶饧爸C波畸變電網(wǎng)下無法實現(xiàn)無靜差控制。最后，通過仿真和實驗進行了驗證。
　　4)為消除積分滑模控制在不平衡及諧波電網(wǎng)下的跟蹤誤