雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)在非理想電網(wǎng)條件下的控制策略研究.pdf

1、風力發(fā)電是目前利用新能源發(fā)電的重要部分之一，其中以基于雙饋感應(yīng)電機(Doubly-Fed Induction Generator, DFIG)的風力發(fā)電系統(tǒng)為主。本文的主要研究內(nèi)容是雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)在非理想電網(wǎng)條件下的控制策略研究，其中非理想電網(wǎng)條件包括電網(wǎng)電壓驟降，諧波電壓以及不平衡電壓，主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　?。?）分別建立三相靜止坐標系和兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下單質(zhì)量體風力機，雙饋電機和背靠背PWM變流器數(shù)學模型，在此基礎(chǔ)

2、上，選擇定子、轉(zhuǎn)子和網(wǎng)側(cè)變流器輸入電流為狀態(tài)變量，機端電壓與轉(zhuǎn)子電壓為輸入變量，建立全階雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)矩陣模型；最后分析了雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)功率關(guān)系。
　?。?）在PLECS中搭建2MW雙饋風電系統(tǒng)并在非理想電網(wǎng)條件下進行仿真分析，結(jié)果顯示傳統(tǒng)矢量控制策略下，當電網(wǎng)電壓最大跌落至正常值得20％時，轉(zhuǎn)子電流脈沖將達到正常值的3倍左右，功率脈動與電磁轉(zhuǎn)矩脈動幅值將達到2倍左右；電網(wǎng)電壓諧波導致DFIG輸出電流畸變，功率、轉(zhuǎn)速以及電磁轉(zhuǎn)

3、矩出現(xiàn)高頻振蕩，不平衡電壓導致DFIG輸出電流發(fā)生更大的不平衡度，功率、轉(zhuǎn)速以及電磁轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)100Hz振蕩。
　　（3）針對電網(wǎng)電壓驟降，通過設(shè)計改進轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制算法與直流Crowbar結(jié)合的方式，該方法能夠抑制50%左右的轉(zhuǎn)子瞬態(tài)過電壓，40%左右的瞬態(tài)功率脈沖以及電磁轉(zhuǎn)矩脈沖。針對電網(wǎng)電壓諧波情況，設(shè)計改進鎖相環(huán)算法在諧波情況下準確快速提取電網(wǎng)電壓相位；基于LCL型三相逆變器設(shè)計諧波電壓補償算法，通過仿真驗證該方法保證了D

4、FIG定子端電壓為理想正弦，從根本上消除了電網(wǎng)諧波對DFIG風電機組的影響。針對不平衡電壓情況，基于改進鎖相環(huán)設(shè)計各相電壓跌落幅值提取算法，并設(shè)計了不平衡電壓補償算法平衡雙饋電機機端電壓，通過仿真分析可以得到，該控制策略可以使機端電壓在電網(wǎng)電壓不平衡發(fā)生后25ms內(nèi)恢復正常，實現(xiàn)風力發(fā)電系統(tǒng)在不平衡電壓下的正常運行。
　?。?）設(shè)計三相LCL型逆變器實驗平臺，通過阻性負載驗證該實驗平臺的有效性，在非線性負載條件下研究了諧波控制算法