交流勵磁雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)研究.pdf

1、風(fēng)能作為可再生能源，受到了世界各國的關(guān)注。風(fēng)力發(fā)電成為近年來發(fā)展最快的能源，在電網(wǎng)中的比重越來越大。交流勵磁雙饋電機變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)被認(rèn)為是最有前景的風(fēng)電技術(shù)方案之一，對此，本文從理論與實踐上進行了深入全面的研究。
　　本文建立了雙饋電機在三相靜止坐標(biāo)系和同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系里的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)并分析了雙饋電機定轉(zhuǎn)子之間的功率傳遞關(guān)系(有功功率和無功功率)。在此基礎(chǔ)上，研究了雙饋電機電網(wǎng)電壓定向矢量控制策略，針對轉(zhuǎn)子位置初始誤差造成的

2、轉(zhuǎn)子電流矢量定向偏差降低矢量控制性能的問題，提出了一種補償控制策略，可以在不需要知道轉(zhuǎn)子初始位置的情況下，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子電流矢量的準(zhǔn)確定向。結(jié)合風(fēng)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制的實際情況，提出了雙饋電機分段并網(wǎng)控制策略，給出了各個控制器的一種設(shè)計方法，并對各個階段控制策略的切換問題進行了討論，避免了因切換容易引起的沖擊問題。
　　雙 PWM變換器的控制技術(shù)是雙饋電機變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的核心，其中，網(wǎng)側(cè)變換器為轉(zhuǎn)子側(cè)變換器提供恒定的直流電壓，網(wǎng)側(cè)變換器

3、的控制性能關(guān)系到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定問題。為了提高網(wǎng)側(cè)變換器的抗干擾能力，本文基于輸入輸出的功率平衡關(guān)系，提出了一種改進的前饋控制策略，增強了系統(tǒng)對于電網(wǎng)電壓幅值變化（三相對稱）和負(fù)載變化的抗干擾能力。將該控制策略的思想應(yīng)用于雙PWM變換器的協(xié)調(diào)控制，給出了計算電流環(huán)參考的具體辦法。
　　LCL型濾波器在大功率三相電壓型PWM變換器中應(yīng)用越來越廣泛。本文分析了LCL型濾波器在開關(guān)頻率處各支路電流之間的關(guān)系，根據(jù)參數(shù)選擇的約束條件推導(dǎo)出了

4、一個方程組，將濾波器設(shè)計的各個約束條件轉(zhuǎn)換為對方程求解的約束條件。提出了一種實用的設(shè)計方法，給出了程序式的設(shè)計步驟，大大簡化了LCL型濾波器的設(shè)計過程。
　　針對雙饋電機風(fēng)電系統(tǒng)無功功率的給定問題進行了研究。在分析雙饋電機風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出了考慮網(wǎng)側(cè)變換器無功發(fā)生能力時系統(tǒng)無功功率發(fā)生極限的計算方法?？紤]網(wǎng)側(cè)變換器在其功率允許范圍內(nèi)的無功發(fā)生能力，系統(tǒng)動態(tài)無功極限為定子與網(wǎng)側(cè)變換器的無功極限之和。在此基礎(chǔ)上，對雙饋

5、電機風(fēng)電場無功功率分析及控制策略進行了研究。提出了強電網(wǎng)條件下雙饋電機風(fēng)電場對當(dāng)?shù)赜脩暨M行就近無功補償?shù)牟呗?，給出了相應(yīng)的風(fēng)電場無功功率分配原則。從而使雙饋電機風(fēng)電場在實現(xiàn)風(fēng)電機組變速恒頻優(yōu)化運行的同時，充分發(fā)揮了整個風(fēng)電場的無功處理能力，參與所連電網(wǎng)的無功調(diào)節(jié)。
　　最后，對雙饋電機高性能的矢量控制以及網(wǎng)側(cè)變換器控制策略進行了實驗研究。為此，本文研制開發(fā)了以雙 PWM變換器為核心的交流勵磁雙饋電機變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的實驗室模擬