前端調(diào)速式風(fēng)電機組無刷勵磁控制研究.pdf

1、風(fēng)能被廣泛應(yīng)用于發(fā)電領(lǐng)域。我國風(fēng)電機組并網(wǎng)容量正在逐年增加，大容量風(fēng)電機組并網(wǎng)運行必然會對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。目前，對風(fēng)電機組的研究主要圍繞著直驅(qū)永磁機組和雙饋機組。前端調(diào)速式風(fēng)電機組采用同步發(fā)電機直接并網(wǎng)，具有獨立的無刷勵磁系統(tǒng)，保證了發(fā)電機輸出電壓的穩(wěn)定，提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量。勵磁控制系統(tǒng)的性能直接影響著風(fēng)電機組以及電力系統(tǒng)的運行。因此，針對前端調(diào)速式風(fēng)電機組的無刷勵磁控制進行研究，能夠積極推動我國風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展。<

2、br>　　本文在闡述了前端調(diào)速式風(fēng)力發(fā)電機結(jié)構(gòu)組成、運行原理的基礎(chǔ)上，重點對同步發(fā)電機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理進行研究。在理想條件下，分別建立三相坐標(biāo)和兩相坐標(biāo)下的同步發(fā)電機數(shù)學(xué)模型。對無刷勵磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理進行研究，建立無刷勵磁系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。針對直接并網(wǎng)型同步風(fēng)力發(fā)電機勵磁系統(tǒng)非線性、時變性及風(fēng)力發(fā)電機運行工況多變等特點，采用了一種基于粒子群優(yōu)化的同步風(fēng)力發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的變論域模糊PID控制方法，實現(xiàn)了同步風(fēng)力發(fā)電機勵磁系統(tǒng)在全工

3、況下的自適應(yīng)控制，提高了發(fā)電機端電壓的調(diào)節(jié)精度和運行的穩(wěn)定性。仿真結(jié)果表明，基于粒子群優(yōu)化的變論域模糊PID控制在動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能上優(yōu)于PID控制，驗證了該方法的正確性。由于無刷勵磁系統(tǒng)中的交流勵磁機是一個慣性環(huán)節(jié)，較大時間常數(shù)會對控制產(chǎn)生時滯影響，針對這一問題，本文采用一種灰色預(yù)測模糊PID勵磁控制方法，提高了控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度，實現(xiàn)快速勵磁。通過發(fā)電機的派克方程建立GM(1,1)預(yù)測模型，采集發(fā)電機端的輸出電壓作為GM(1,1)預(yù)

4、測模型的輸入，預(yù)測出發(fā)電機電壓的變化趨勢。實現(xiàn)提前預(yù)測，超前控制。仿真結(jié)果表明，基于灰色預(yù)測模糊PID勵磁控制在超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間上優(yōu)于變論域模糊PID控制，驗證了該方法的有效性。針對電網(wǎng)故障條件下可能導(dǎo)致同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子失步，甚至引起電力系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩的問題，本文在單勵磁調(diào)節(jié)作用的基礎(chǔ)上，增加雙模糊PSS(Power System Stabilizer,電力系統(tǒng)穩(wěn)定器)作為附加勵磁控制，并對復(fù)合勵磁控制進行仿真研究，分析三相短路故障情況