鼠籠異步電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化控制.pdf

1、鼠籠式異步電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括恒速運(yùn)行的失速型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)以及由鼠籠異步電機(jī)和背靠背的四象限變流器組成的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，他們的共同點(diǎn)是都存在齒輪箱-傳動(dòng)軸這一脆弱環(huán)節(jié)，在頻繁的轉(zhuǎn)矩沖擊和大幅度波動(dòng)下容易損壞。論文中系統(tǒng)地研究了以鼠籠式異步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)的一類風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，傳動(dòng)鏈的受沖擊情況以及以減少轉(zhuǎn)矩沖擊、提高風(fēng)能利用率為目的的控制方式優(yōu)化研究。 論文中首先結(jié)合與金風(fēng)科技合作開展的750kW失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組受沖擊情況

2、測量及控制參數(shù)優(yōu)化的工作，對750kW失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)建立了精確的柔性數(shù)學(xué)模型，在此模型的基礎(chǔ)上，對機(jī)組并網(wǎng)，停機(jī)過程進(jìn)行了仿真。結(jié)合風(fēng)場實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析了機(jī)組并網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生電沖擊、機(jī)械沖擊的原因和解決方案；提出了基于轉(zhuǎn)速梯度法和分段控制的并網(wǎng)控制策略。對停機(jī)時(shí)的沖擊以及轉(zhuǎn)矩震蕩進(jìn)行了分析，對停機(jī)過程進(jìn)行優(yōu)化。經(jīng)過控制優(yōu)化，大大改善了s48/750kW機(jī)組的運(yùn)行可靠性。 針對由鼠籠異步電機(jī)組成的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，建立了變

3、速變距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組吸收風(fēng)功率的模型。對并網(wǎng)和停機(jī)時(shí)的傳動(dòng)鏈?zhǔn)芰η闆r進(jìn)行了分析；對運(yùn)行過程的轉(zhuǎn)速控制方式和轉(zhuǎn)矩控制方式下的工作情況和轉(zhuǎn)矩沖擊進(jìn)行了詳細(xì)研究，指出各自特點(diǎn)及適用范圍。討論了在轉(zhuǎn)速控制方式下，減小由風(fēng)速突變而引起的轉(zhuǎn)矩沖擊的方法。 為轉(zhuǎn)速控制方式提出了基于專家系統(tǒng)的改進(jìn)型MPPT控制算法，討論了該方法的實(shí)現(xiàn)，以及該方法在力矩控制方式中的應(yīng)用。針對基于專家系統(tǒng)的MPPT設(shè)計(jì)了一種基于混合靈敏度函數(shù)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，驗(yàn)證了該調(diào)

4、節(jié)器的性能以及能夠減少干擾帶來的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。給出了改進(jìn)型MPPT控制方法的仿真驗(yàn)證結(jié)果，表明該方法具有很好的快速性，穩(wěn)定性和更高的風(fēng)能利用率。 建立了電網(wǎng)側(cè)逆變器的狀態(tài)空間模型，在該模型的基礎(chǔ)上討論了開關(guān)頻率固定的電流跟蹤控制方法，并利用級(jí)數(shù)的方法證明了該方案的穩(wěn)定性。并使用自尋優(yōu)的方法確定了控制環(huán)節(jié)的參數(shù)，使系統(tǒng)具備了更好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。 根據(jù)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)，討論了基于轉(zhuǎn)子磁場間接定向電流型矢量控制系統(tǒng)。分析了這種方法應(yīng)