雙饋風(fēng)力發(fā)電機TSMC勵磁及控制策略的研究.pdf

1、在能源枯竭與環(huán)境污染日益嚴重的形勢下,風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為綠色可再生能源的一個重要途徑。變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有風(fēng)能利用率高、機組機械部件承受機械應(yīng)力小等優(yōu)點,并且交流勵磁變換器容量僅為發(fā)電機轉(zhuǎn)差容量,因此變換器的容量可大大減小,從而降低成本。本文對變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的若干問題,如滑模變結(jié)構(gòu)直接功率控制,無源性控制,無速度傳感器控制,雙級矩陣變換器(TSMC)勵磁雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)等問題進行了深入研究。論文的主要工作如下:
　

2、　論文將滑模變結(jié)構(gòu)控制與空間矢量調(diào)制結(jié)合,提出了滑模變結(jié)構(gòu)直接功率勵磁控制策略的理論分析及實現(xiàn)方法。通過轉(zhuǎn)子電壓直接控制雙饋發(fā)電機的有功、無功功率,無需轉(zhuǎn)子電流控制環(huán),且功率變換器開關(guān)頻率固定。仿真結(jié)果表明,所提出的控制策略可有效調(diào)節(jié)雙饋發(fā)電機的有功、無功功率,具有優(yōu)良的動、靜態(tài)性能,改善了輸出電能質(zhì)量,對參數(shù)變化具有良好的魯棒性。
　　針對雙饋感應(yīng)發(fā)電機是一類復(fù)雜的非線性、多變量、強耦合系統(tǒng),提出將無源性控制引入雙饋發(fā)電機系統(tǒng),

3、結(jié)合定子磁鏈定向矢量控制確定定予和轉(zhuǎn)子電流期望值。仿真結(jié)果表明,設(shè)計的無源性控制能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)有功、無功功率的獨立調(diào)節(jié)。與傳統(tǒng)矢量控制相比,無源性控制在有效實現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲的同時,對電機參數(shù)攝動及負載轉(zhuǎn)矩變化具有很強的魯棒性。
　　近年來,雙饋感應(yīng)發(fā)電機的無速度傳感器控制技術(shù)一直是研究熱點。論文提出了基于自適應(yīng)全階觀測器和自適應(yīng)降階觀測器的速度辨識方案,運用Lyapunov穩(wěn)定性理論,構(gòu)造了Lyapunov函數(shù),推導(dǎo)出轉(zhuǎn)速的自適應(yīng)辨

4、識率,觀測器的增益通過極點配置得到。在Matlab/Simulink中搭建了速度辨識模塊,將其應(yīng)用到雙饋風(fēng)力發(fā)電機矢量控制系統(tǒng)仿真模型中。仿真結(jié)果表明,兩種速度辨識方案均具有良好的動、靜態(tài)性能及參數(shù)變化魯棒性。
　　在分析雙級矩陣變換器調(diào)制策略的基礎(chǔ)上,引入雙級矩陣變換器作為雙饋風(fēng)力發(fā)電機的勵磁電源。采用基于定子磁鏈定向的矢量控制,建立了雙級矩陣變換器勵磁雙饋風(fēng)力發(fā)電機并網(wǎng)發(fā)電運行控制方案;結(jié)合比例諧振控制器(PR)的特性,提出將

5、其引入到雙級矩陣變換器勵磁雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),設(shè)計了轉(zhuǎn)子側(cè)在兩擁靜止坐標(biāo)系中的PR電流控制;為了提高不平衡電網(wǎng)電壓條件下雙級矩陣變換器勵磁雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運行能力,設(shè)計了一種轉(zhuǎn)子側(cè)在兩相靜止坐標(biāo)系中的PR電流控制,調(diào)節(jié)各種控制目標(biāo)下雙饋發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流的正、負序分量。在Matlab/Simulink對上述設(shè)計方案進行仿真,仿真結(jié)果表明了所設(shè)計控制方案的可行性。
　　為在實驗室對變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進行研究,設(shè)計并搭建了一套實驗平