雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)直接功率控制策略的技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，在人們不斷認(rèn)識(shí)并解決能源和環(huán)境矛盾的過(guò)程中，面向電力行業(yè)的新能源開(kāi)發(fā)和利用成了熱門議題。風(fēng)電成為繼火電、水電、核電之后最具發(fā)展?jié)摿Φ陌l(fā)電能源。風(fēng)能的本質(zhì)特征是其空間尺度的分散性與時(shí)間尺度的隨機(jī)波動(dòng)性，隨著以其為代表的新能源電力的發(fā)展，電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形態(tài)、運(yùn)行特性與控制方式將產(chǎn)生深刻變革。新能源電力的接入，使得未來(lái)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)愈加復(fù)雜，可靠性與安全性也更難保障。因此，對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的有效控制就顯得格外重要。
　　變速恒頻雙饋感應(yīng)

2、發(fā)電機(jī)(DFIG)以其變換器容量小、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間來(lái)占據(jù)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電的主流市場(chǎng)，也是今后一段時(shí)間內(nèi)風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的中堅(jiān)力量。本文圍繞著變速恒頻雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的控制策略，集中對(duì)直接功率控制策略(DPC)進(jìn)行了從理論分析到仿真驗(yàn)證等較為深入的研究。傳統(tǒng)的基于磁場(chǎng)/電壓定向的矢量控制(VC)長(zhǎng)期以來(lái)成為DFIG的主流控制策略。近來(lái)，直接功率控制策略(DPC)以其良好的動(dòng)態(tài)性能、簡(jiǎn)潔的控制結(jié)構(gòu)，以及在電網(wǎng)電壓跌落、電網(wǎng)發(fā)生短路故障等

3、條件下均能保證較好的有功無(wú)功功率恒定等優(yōu)越性，而得到越來(lái)越多的關(guān)注和應(yīng)用。不同于VC，DPC通過(guò)控制轉(zhuǎn)子電壓來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子磁鏈的大小和位置，直接對(duì)定子輸出的瞬時(shí)有功、無(wú)功進(jìn)行調(diào)控，其本質(zhì)是一種標(biāo)量控制。本文圍繞著變速恒頻雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的控制策略，進(jìn)行了從理論到仿真的詳細(xì)分析，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先，建立雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在不同坐標(biāo)系下（包括三相靜止、兩相靜止、兩相旋轉(zhuǎn)）的數(shù)學(xué)模型，研究雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電及運(yùn)行原理。<

4、br>　　分析經(jīng)典矢量控制技術(shù)的數(shù)學(xué)原理，重點(diǎn)研究該技術(shù)中包括矢量定向和功率解耦等關(guān)鍵問(wèn)題。對(duì)該控制策略分別應(yīng)用于轉(zhuǎn)子側(cè)換流器(RSC)和網(wǎng)側(cè)換流器(GSC)進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)，并給出相應(yīng)的控制原理框圖。
　　分析直接功率控制技術(shù)，對(duì)該控制策略分別應(yīng)用于RSC和GSC時(shí)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析并建立控制框圖。同時(shí)研究空間矢量脈沖調(diào)制(SVPWM)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)固定開(kāi)關(guān)頻率的DPC策略。結(jié)合對(duì)基于DPC控制的RSC的分析，重點(diǎn)研究直接功率控制的原理、實(shí)

5、現(xiàn)方法，特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。結(jié)合對(duì)基于DPC控制的RSC的分析，重點(diǎn)研究高頻整流器瞬時(shí)有功功率和瞬時(shí)無(wú)功功率的估算。然后確定本文的雙饋風(fēng)機(jī)控制策略方案，并從原理上對(duì)兩種控制策略進(jìn)行性能預(yù)估和比較。
　　進(jìn)而，基于MATLAB/Simulink分別搭建在轉(zhuǎn)子側(cè)基于矢量控制和直接功率控制策略的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)離散仿真模型，并在對(duì)仿真分析的基礎(chǔ)上，討論這兩種控制策略的控制性能，對(duì)兩者在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行、系統(tǒng)電壓暫降和功率給定突變時(shí)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行以及外部系統(tǒng)