并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)建模及其網(wǎng)絡(luò)化控制方法研究.pdf

1、隨著世界環(huán)境危機(jī)、能源危機(jī)的日益加劇，世界各國(guó)對(duì)于節(jié)能減排和低碳環(huán)保的大力倡導(dǎo)，作為可再生綠色能源的風(fēng)能成為世界各國(guó)普遍重視的能源，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也成為各國(guó)學(xué)者競(jìng)相研究的熱點(diǎn)。
　　風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是涉及空氣動(dòng)力學(xué)、自動(dòng)控制等多學(xué)科的交叉研究領(lǐng)域。目前在該領(lǐng)域，研究難點(diǎn)和熱點(diǎn)集中在風(fēng)電的并網(wǎng)、低電壓穿越、風(fēng)電先進(jìn)控制策略及優(yōu)化技術(shù)等方面。風(fēng)力發(fā)電方面技術(shù)的進(jìn)步，必將帶動(dòng)信息、能源、機(jī)械、材料、電力等領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效

2、益與社會(huì)效益，有效減少環(huán)境污染與碳排放，促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可以更有效地利用風(fēng)能，將電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱卻風(fēng)能資源豐富區(qū)域的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能輸送到電能需求量大而風(fēng)能資源貧乏的區(qū)域。本文主要從以下幾個(gè)方面對(duì)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了研究。
　　1.建立了風(fēng)機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)模型?；谌~素動(dòng)量法對(duì)風(fēng)機(jī)的槳葉部分進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)建模，通過(guò)建立的槳葉空氣動(dòng)力學(xué)模型，從機(jī)理上闡述了風(fēng)機(jī)失速控制的原理。根據(jù)風(fēng)速的統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)，建立了風(fēng)速的模型

3、，為風(fēng)電系統(tǒng)相關(guān)部分的設(shè)計(jì)仿真提供了依據(jù)。建立了風(fēng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的模型，針對(duì)不同的研究重點(diǎn)，分別建立了風(fēng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的剛性模型與柔性模型。
　　2.建立了風(fēng)機(jī)的電磁學(xué)模型。通過(guò)對(duì)目前廣泛用于并網(wǎng)型風(fēng)機(jī)中的雙饋感應(yīng)電機(jī)進(jìn)行分析，建立了雙饋感應(yīng)電機(jī)的電壓、磁鏈在三相靜止坐標(biāo)系和同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的模型。根據(jù)雙饋感應(yīng)電機(jī)的特點(diǎn)，對(duì)雙饋感應(yīng)電機(jī)的磁鏈進(jìn)行定向，簡(jiǎn)化了雙饋感應(yīng)電機(jī)的電磁學(xué)模型。建立了雙饋感應(yīng)電機(jī)并網(wǎng)接口—雙向PWM變頻器的動(dòng)態(tài)模型，

4、相對(duì)于其他文獻(xiàn)所建立的模型，本文所建立的模型考慮了直流環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)特性。
　　3.針對(duì)現(xiàn)代風(fēng)電滲透率逐漸增大，風(fēng)電在電力系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)方面起著越來(lái)越積極作用的特點(diǎn)，創(chuàng)新性地提出將網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)引入現(xiàn)代風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行控制與調(diào)度中，建立了風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)模型。針對(duì)電網(wǎng)需要風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行于向下功率調(diào)節(jié)模式以限制風(fēng)電的注入功率這一運(yùn)行狀況，設(shè)計(jì)了針對(duì)網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延具有時(shí)變、不確定、有上界特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)化魯棒控制器，通過(guò)求解線性矩陣不等式獲取網(wǎng)

5、絡(luò)化魯棒控制器。通過(guò)數(shù)值仿真驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)魯棒控制器的有效性。
　　4.通過(guò)對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)過(guò)程的網(wǎng)絡(luò)模型分析，建立了考慮負(fù)荷模型在內(nèi)的風(fēng)電并網(wǎng)模型。從電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的角度出發(fā)，通過(guò)對(duì)所建立的風(fēng)電并網(wǎng)模型的分析，指出當(dāng)風(fēng)電向電網(wǎng)注入功率在某一范圍內(nèi)時(shí)電力系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生混沌現(xiàn)象，必須對(duì)并網(wǎng)過(guò)程中的混沌現(xiàn)象進(jìn)行抑制。由于風(fēng)電并網(wǎng)模型具有非線性、強(qiáng)耦合不便于設(shè)計(jì)控制策略對(duì)混沌現(xiàn)象進(jìn)行抑制和模糊雙曲正切模型具有萬(wàn)能逼近性的特點(diǎn)，本文創(chuàng)新性地提出利用模