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文檔簡介
1、風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為解決世界能源短缺的重要途徑,越來越受到世界各國的重視。在當(dāng)今兩種主流的風(fēng)力發(fā)電機(jī)型中,直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具有結(jié)構(gòu)較簡單,發(fā)電效率較高,以及運行可靠性好等優(yōu)點,已成為現(xiàn)代大型變速恒頻風(fēng)電機(jī)組主要的發(fā)展方向之一。本論文主要針對直驅(qū)永磁同步風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)變換器的若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入地研究。論文所取得的主要成果如下:
①從系統(tǒng)的角度對直驅(qū)永磁同步風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模。比較了幾種最大風(fēng)能跟蹤控制的典型算法,結(jié)
2、合永磁同步風(fēng)電機(jī)組的功率-轉(zhuǎn)速特性,基于功率信號反饋控制,給出了一種適用于該型機(jī)組的最大風(fēng)能跟蹤控制算法。建立了一臺2MW直驅(qū)永磁同步風(fēng)電機(jī)組的系統(tǒng)仿真模型,仿真驗證了所建系統(tǒng)仿真模型的合理性和最大風(fēng)能跟蹤控制算法的正確性。
②詳細(xì)分析了采用傳統(tǒng)控制策略時全功率并網(wǎng)變換器直流側(cè)電壓波動機(jī)理,提出了電網(wǎng)側(cè)變換器和電機(jī)側(cè)變換器的協(xié)調(diào)控制策略實現(xiàn)電網(wǎng)電壓正常情況下直流側(cè)電壓的穩(wěn)定。該控制策略將永磁同步發(fā)電機(jī)輸出有功功率信息納入電
3、網(wǎng)側(cè)變換器的控制當(dāng)中,在發(fā)電機(jī)運行狀態(tài)發(fā)生改變的時候及時調(diào)整網(wǎng)側(cè)有功電流分量,從而保證輸入至電網(wǎng)的有功功率能夠及時跟蹤永磁同步發(fā)電機(jī)輸出有功功率的變化。通過仿真及實驗,證明了所提控制策略的正確性和有效性。
③為優(yōu)化額定風(fēng)速以上直驅(qū)永磁同步風(fēng)電機(jī)組的功率輸出,提出利用機(jī)組巨大的轉(zhuǎn)動慣量,同時協(xié)調(diào)永磁同步發(fā)電機(jī)的功率控制和變槳距控制,平抑直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的功率輸出波動。結(jié)合低于額定風(fēng)速時基于轉(zhuǎn)速反饋的最大風(fēng)能跟蹤控制,進(jìn)一步提出了
4、全風(fēng)況下直驅(qū)永磁同步風(fēng)電機(jī)組的雙模功率控制策略。仿真對比結(jié)果表明,采用提出的雙模功率控制策略,直驅(qū)永磁同步風(fēng)電機(jī)組的有功功率輸出更為平穩(wěn)。
④分析了電機(jī)參數(shù)誤差對矢量控制系統(tǒng)的影響。為有利工程實際應(yīng)用,提出一種簡單有效的永磁同步電機(jī)參數(shù)在線辨識算法。該算法利用因參數(shù)誤差導(dǎo)致的補償電壓項-電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸出,迅速、準(zhǔn)確地確定出待辨識參數(shù)值。仿真和實驗研究結(jié)果表明,控制系統(tǒng)穩(wěn)定后,電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器輸出為零,大大減輕了電流環(huán)
5、PI調(diào)節(jié)器的負(fù)擔(dān),有利于提高兆瓦級永磁同步發(fā)電機(jī)的控制性能。
⑤建立了不平衡電網(wǎng)電壓條件下的電網(wǎng)側(cè)變換器模型,分析了并網(wǎng)電抗器上功率波動對電網(wǎng)側(cè)變換器不對稱控制策略的影響。提出了一種增強的直流側(cè)電壓控制策略,抑制小值電網(wǎng)電壓不平衡時直流側(cè)電壓的2倍頻波動。網(wǎng)側(cè)電流指令的求解避免了復(fù)雜的矩陣變換,計算相對簡單。仿真結(jié)果表明:相對于采用傳統(tǒng)平衡控制策略的方案而言,增強的直流側(cè)電壓控制策略能夠有效的抑制直流側(cè)電壓的2倍頻波動,網(wǎng)
6、側(cè)有功功率波動幅度也相對減??;同時降低了注入至電網(wǎng)的電流總諧波含量。
⑥以電網(wǎng)不對稱故障為研究重點,計及并網(wǎng)電抗器上的功率波動,并考慮電網(wǎng)電流的限制,按照網(wǎng)側(cè)有功功率無2倍頻波動為控制目標(biāo),提出了采用直流側(cè)電壓弱控制的電網(wǎng)側(cè)變換器的改進(jìn)控制策略。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提出了適用于直驅(qū)永磁同步風(fēng)電機(jī)組的故障穿越運行控制策略。該故障穿越控制策略無需借助額外的硬件保護(hù)電路,根據(jù)電網(wǎng)故障導(dǎo)致的電網(wǎng)電壓跌落深度,同步降低永磁同步發(fā)電機(jī)輸
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