鼠籠異步電機風力發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化控制.pdf

1、鼠籠式異步電機風力發(fā)電系統(tǒng)包括恒速運行的失速型風力發(fā)電系統(tǒng)以及由鼠籠異步電機和背靠背的四象限變流器組成的變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)，他們的共同點是都存在齒輪箱-傳動軸這一脆弱環(huán)節(jié)，在頻繁的轉(zhuǎn)矩沖擊和大幅度波動下容易損壞。論文中系統(tǒng)地研究了以鼠籠式異步電機作為發(fā)電機的一類風力發(fā)電系統(tǒng)中，傳動鏈的受沖擊情況以及以減少轉(zhuǎn)矩沖擊、提高風能利用率為目的的控制方式優(yōu)化研究。 論文中首先結(jié)合與金風科技合作開展的750kW失速型風力發(fā)電機組受沖擊情況

2、測量及控制參數(shù)優(yōu)化的工作，對750kW失速型風力發(fā)電機組傳動系統(tǒng)建立了精確的柔性數(shù)學模型，在此模型的基礎(chǔ)上，對機組并網(wǎng)，停機過程進行了仿真。結(jié)合風場實驗數(shù)據(jù)，分析了機組并網(wǎng)時產(chǎn)生電沖擊、機械沖擊的原因和解決方案；提出了基于轉(zhuǎn)速梯度法和分段控制的并網(wǎng)控制策略。對停機時的沖擊以及轉(zhuǎn)矩震蕩進行了分析，對停機過程進行優(yōu)化。經(jīng)過控制優(yōu)化，大大改善了s48/750kW機組的運行可靠性。 針對由鼠籠異步電機組成的變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)，建立了變

3、速變距風力發(fā)電機組吸收風功率的模型。對并網(wǎng)和停機時的傳動鏈受力情況進行了分析；對運行過程的轉(zhuǎn)速控制方式和轉(zhuǎn)矩控制方式下的工作情況和轉(zhuǎn)矩沖擊進行了詳細研究，指出各自特點及適用范圍。討論了在轉(zhuǎn)速控制方式下，減小由風速突變而引起的轉(zhuǎn)矩沖擊的方法。 為轉(zhuǎn)速控制方式提出了基于專家系統(tǒng)的改進型MPPT控制算法，討論了該方法的實現(xiàn)，以及該方法在力矩控制方式中的應用。針對基于專家系統(tǒng)的MPPT設(shè)計了一種基于混合靈敏度函數(shù)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，驗證了該調(diào)

4、節(jié)器的性能以及能夠減少干擾帶來的轉(zhuǎn)矩波動。給出了改進型MPPT控制方法的仿真驗證結(jié)果，表明該方法具有很好的快速性，穩(wěn)定性和更高的風能利用率。 建立了電網(wǎng)側(cè)逆變器的狀態(tài)空間模型，在該模型的基礎(chǔ)上討論了開關(guān)頻率固定的電流跟蹤控制方法，并利用級數(shù)的方法證明了該方案的穩(wěn)定性。并使用自尋優(yōu)的方法確定了控制環(huán)節(jié)的參數(shù)，使系統(tǒng)具備了更好的動態(tài)響應。 根據(jù)風力發(fā)電系統(tǒng)的特點，討論了基于轉(zhuǎn)子磁場間接定向電流型矢量控制系統(tǒng)。分析了這種方法應