交流勵(lì)磁雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)研究.pdf

1、風(fēng)能作為可再生能源，受到了世界各國(guó)的關(guān)注。風(fēng)力發(fā)電成為近年來(lái)發(fā)展最快的能源，在電網(wǎng)中的比重越來(lái)越大。交流勵(lì)磁雙饋電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)被認(rèn)為是最有前景的風(fēng)電技術(shù)方案之一，對(duì)此，本文從理論與實(shí)踐上進(jìn)行了深入全面的研究。
　　本文建立了雙饋電機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系和同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系里的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)并分析了雙饋電機(jī)定轉(zhuǎn)子之間的功率傳遞關(guān)系(有功功率和無(wú)功功率)。在此基礎(chǔ)上，研究了雙饋電機(jī)電網(wǎng)電壓定向矢量控制策略，針對(duì)轉(zhuǎn)子位置初始誤差造成的

2、轉(zhuǎn)子電流矢量定向偏差降低矢量控制性能的問(wèn)題，提出了一種補(bǔ)償控制策略，可以在不需要知道轉(zhuǎn)子初始位置的情況下，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子電流矢量的準(zhǔn)確定向。結(jié)合風(fēng)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制的實(shí)際情況，提出了雙饋電機(jī)分段并網(wǎng)控制策略，給出了各個(gè)控制器的一種設(shè)計(jì)方法，并對(duì)各個(gè)階段控制策略的切換問(wèn)題進(jìn)行了討論，避免了因切換容易引起的沖擊問(wèn)題。
　　雙 PWM變換器的控制技術(shù)是雙饋電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的核心，其中，網(wǎng)側(cè)變換器為轉(zhuǎn)子側(cè)變換器提供恒定的直流電壓，網(wǎng)側(cè)變換器

3、的控制性能關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定問(wèn)題。為了提高網(wǎng)側(cè)變換器的抗干擾能力，本文基于輸入輸出的功率平衡關(guān)系，提出了一種改進(jìn)的前饋控制策略，增強(qiáng)了系統(tǒng)對(duì)于電網(wǎng)電壓幅值變化（三相對(duì)稱）和負(fù)載變化的抗干擾能力。將該控制策略的思想應(yīng)用于雙PWM變換器的協(xié)調(diào)控制，給出了計(jì)算電流環(huán)參考的具體辦法。
　　LCL型濾波器在大功率三相電壓型PWM變換器中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文分析了LCL型濾波器在開(kāi)關(guān)頻率處各支路電流之間的關(guān)系，根據(jù)參數(shù)選擇的約束條件推導(dǎo)出了

4、一個(gè)方程組，將濾波器設(shè)計(jì)的各個(gè)約束條件轉(zhuǎn)換為對(duì)方程求解的約束條件。提出了一種實(shí)用的設(shè)計(jì)方法，給出了程序式的設(shè)計(jì)步驟，大大簡(jiǎn)化了LCL型濾波器的設(shè)計(jì)過(guò)程。
　　針對(duì)雙饋電機(jī)風(fēng)電系統(tǒng)無(wú)功功率的給定問(wèn)題進(jìn)行了研究。在分析雙饋電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出了考慮網(wǎng)側(cè)變換器無(wú)功發(fā)生能力時(shí)系統(tǒng)無(wú)功功率發(fā)生極限的計(jì)算方法?？紤]網(wǎng)側(cè)變換器在其功率允許范圍內(nèi)的無(wú)功發(fā)生能力，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)無(wú)功極限為定子與網(wǎng)側(cè)變換器的無(wú)功極限之和。在此基礎(chǔ)上，對(duì)雙饋

5、電機(jī)風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功功率分析及控制策略進(jìn)行了研究。提出了強(qiáng)電網(wǎng)條件下雙饋電機(jī)風(fēng)電場(chǎng)對(duì)當(dāng)?shù)赜脩暨M(jìn)行就近無(wú)功補(bǔ)償?shù)牟呗裕o出了相應(yīng)的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功功率分配原則。從而使雙饋電機(jī)風(fēng)電場(chǎng)在實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組變速恒頻優(yōu)化運(yùn)行的同時(shí)，充分發(fā)揮了整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功處理能力，參與所連電網(wǎng)的無(wú)功調(diào)節(jié)。
　　最后，對(duì)雙饋電機(jī)高性能的矢量控制以及網(wǎng)側(cè)變換器控制策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。為此，本文研制開(kāi)發(fā)了以雙 PWM變換器為核心的交流勵(lì)磁雙饋電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室模擬