風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)側(cè)LCL-VSR及其電壓跌落控制的研究.pdf

1、網(wǎng)側(cè)變流器在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中一直扮演著重要的角色，而隨著系統(tǒng)功率等級的增加，LCL濾波器在并網(wǎng)變流器中的應(yīng)用也越來越廣泛。由于LCL濾波器為三階系統(tǒng)，控制比較復(fù)雜，穩(wěn)定性變差，且目前的常用的控策略未能實現(xiàn)網(wǎng)側(cè)電流直接控制。針對這些缺點，首先對帶LCL型濾波器的三相電壓型PWM變流器(LCL-VSC)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，研究系統(tǒng)中各變量對控制的影響，從而為控制策略的提出奠定充分的理論基礎(chǔ)。
　　 在對控制對象充分研究的基礎(chǔ)上，提出基于陷波

2、算法的有源阻尼控制，并對前饋變量做了合理的選擇，從而實現(xiàn)了網(wǎng)側(cè)電流直接控制。由于此方法需要濾波電容電流值，為了不增加傳感器數(shù)量，本文進(jìn)一步引入虛擬磁鏈的概念，可以很好的對電容電流進(jìn)行估算。
　　 網(wǎng)側(cè)變流器需要克服的另一個問題就是電壓跌落。隨著風(fēng)力發(fā)電在電網(wǎng)中的比例日益增加，電網(wǎng)對風(fēng)電機(jī)組的要求也越來越高，低電壓穿越技術(shù)(LVRT)就是其中一項重要指標(biāo)。要實現(xiàn)此控制策略，很重要的一點就是在電網(wǎng)電壓跌落條件下能夠很好的對網(wǎng)側(cè)變流器

3、進(jìn)行控制，使得直流側(cè)電壓穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。本文結(jié)合風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中常用的交直交結(jié)構(gòu)，將功率平衡概念引入并網(wǎng)變流器控制。對于一般性的擾動，可以很好的維持直流側(cè)電壓恒定，而對于電壓跌落不嚴(yán)重的情況能夠很好限制直流側(cè)電壓波動，保證對雙饋電機(jī)的控制性能，避免撬棒的不必要投切。文章還在功率平衡控制基礎(chǔ)上，為了能夠?qū)χ绷鱾?cè)支撐電容進(jìn)行定量分析，進(jìn)一步引入電容值最小化設(shè)計?？紤]在某種極端條件下，所能導(dǎo)致的直流側(cè)電壓波動幅值，結(jié)合設(shè)計約束條件，可以很快計

4、算出直流側(cè)電容理論最小值。在電壓跌落控制中，結(jié)合變流器的容量，適當(dāng)放寬直流側(cè)電容設(shè)計裕度，可以進(jìn)一步完善網(wǎng)側(cè)變流器的電壓跌落控制。這種方法對實際系統(tǒng)設(shè)計也具有很好的理論指導(dǎo)意義。
　　 完成了15KVA交直交實驗樣機(jī)的研制，包括帶LCL濾波器的并網(wǎng)變流器側(cè)(LCL-VSC)及負(fù)載逆變器側(cè)。觀測在本文所提有源阻尼方案加入前后系統(tǒng)各變量的波形，與理論分析及仿真相吻合，驗證了有源阻尼對改善系統(tǒng)穩(wěn)定的有效性；對電壓跌落控制也做了相關(guān)實驗