雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組用變流器控制策略的研究.pdf

1、隨著能源消耗的不斷加劇，能源危機(jī)已經(jīng)成為制約人類社會(huì)發(fā)展的頭等問(wèn)題。傳統(tǒng)化石能源的不可再生性以及消耗過(guò)程中帶來(lái)的多種環(huán)境問(wèn)題迫使人們尋找新的替代能源。在新能源中，風(fēng)力發(fā)電以其技術(shù)及成本的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)具備了大規(guī)模裝機(jī)的條件，并且逐步向大單機(jī)容量、海上風(fēng)電的方向發(fā)展。
　　 在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，采用雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的變速恒頻系統(tǒng)能夠隨風(fēng)速變化變速運(yùn)行以保持恒頻輸出，有利于維持電網(wǎng)的穩(wěn)定；轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的容量小(約為全功率的30％)，并且具有良

2、好的控制特性，因此雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在風(fēng)電機(jī)組中得到了廣泛應(yīng)用。但我國(guó)的大功率機(jī)組控制及制造技術(shù)還主要靠從別國(guó)引進(jìn)，自主研發(fā)能力仍有待增強(qiáng)。在這種背景下，本文設(shè)計(jì)了基于雙饋式感應(yīng)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)。
　　 本文對(duì)自然風(fēng)速進(jìn)行了建模仿真，分析了風(fēng)力機(jī)的輸出功率和風(fēng)能利用系數(shù)的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上利用直接轉(zhuǎn)速控制實(shí)現(xiàn)了最大風(fēng)能追蹤；對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在不同風(fēng)速時(shí)的四種運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行了分析討論，為實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的控制提供了基礎(chǔ)。

3、>　　 分析了雙饋感應(yīng)電機(jī)分別在三相靜止坐標(biāo)系和兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，并采用基于定子磁場(chǎng)定向的矢量控制技術(shù)對(duì)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)中采用了功率轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)得到轉(zhuǎn)子側(cè)電流的參考值，由此采用電流滯環(huán)PWM控制技術(shù)對(duì)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)了有功功率和無(wú)功功率的解耦控制。
　　 分析了網(wǎng)側(cè)變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及數(shù)學(xué)模型，采用基于定子電壓定向的矢量控制技術(shù)對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)中應(yīng)用了電流和電壓雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，使

4、直流側(cè)電壓保持恒定，實(shí)現(xiàn)了在單位功率因數(shù)下的運(yùn)行。
　　 分析了電網(wǎng)電壓跌落對(duì)系統(tǒng)的影響以及實(shí)現(xiàn)低壓穿越的幾種轉(zhuǎn)子側(cè)保護(hù)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；采用二極管整流橋和IGBT加電阻的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在電網(wǎng)電壓發(fā)生三相對(duì)稱故障時(shí)采用dq變換法實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)電壓的跌落；并針對(duì)電壓跌落對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行仿真。
　　 在PSCAD/EMTDC仿真環(huán)境中對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了整體建模仿真。結(jié)果表明在不同的風(fēng)速下該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能追蹤；轉(zhuǎn)子側(cè)變流器很好的實(shí)現(xiàn)