雙饋風力發(fā)電機直接功率控制策略的技術(shù)研究.pdf

1、近年來，在人們不斷認識并解決能源和環(huán)境矛盾的過程中，面向電力行業(yè)的新能源開發(fā)和利用成了熱門議題。風電成為繼火電、水電、核電之后最具發(fā)展?jié)摿Φ陌l(fā)電能源。風能的本質(zhì)特征是其空間尺度的分散性與時間尺度的隨機波動性，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，使得未來電網(wǎng)結(jié)構(gòu)愈加復雜，可靠性與安全性也更難保障。因此，對風力發(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(DFIG)以其變換器容量小、安全可靠等優(yōu)點長時間來占據(jù)變速恒頻風力發(fā)電的主流市場，也是今后一段時間內(nèi)風力發(fā)電領(lǐng)域的中堅力量。本文圍繞著變速恒頻雙饋感應(yīng)發(fā)電機系統(tǒng)的控制策略，集中對直接功率控制策略(DPC)進行了從理論分析到仿真驗證等較為深入的研究。傳統(tǒng)的基于磁場/電壓定向的矢量控制(VC)長期以來成為DFIG的主流控制策略。近來，直接功率控制策略(DPC)以其良好的動態(tài)性能、簡潔的控制結(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功功率恒定等優(yōu)越性，而得到越來越多的關(guān)注和應(yīng)用。不同于VC，DPC通過控制轉(zhuǎn)子電壓來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子磁鏈的大小和位置，直接對定子輸出的瞬時有功、無功進行調(diào)控，其本質(zhì)是一種標量控制。本文圍繞著變速恒頻雙饋感應(yīng)發(fā)電機系統(tǒng)的控制策略，進行了從理論到仿真的詳細分析，主要研究內(nèi)容如下:
　　首先，建立雙饋感應(yīng)風力發(fā)電系統(tǒng)在不同坐標系下（包括三相靜止、兩相靜止、兩相旋轉(zhuǎn)）的數(shù)學模型，研究雙饋感應(yīng)風力發(fā)電機的發(fā)電及運行原理。<

4、br>　　分析經(jīng)典矢量控制技術(shù)的數(shù)學原理，重點研究該技術(shù)中包括矢量定向和功率解耦等關(guān)鍵問題。對該控制策略分別應(yīng)用于轉(zhuǎn)子側(cè)換流器(RSC)和網(wǎng)側(cè)換流器(GSC)進行數(shù)學推導，并給出相應(yīng)的控制原理框圖。
　　分析直接功率控制技術(shù)，對該控制策略分別應(yīng)用于RSC和GSC時進行數(shù)學分析并建立控制框圖。同時研究空間矢量脈沖調(diào)制(SVPWM)技術(shù)，以實現(xiàn)固定開關(guān)頻率的DPC策略。結(jié)合對基于DPC控制的RSC的分析，重點研究直接功率控制的原理、實

5、現(xiàn)方法，特點和優(yōu)勢。結(jié)合對基于DPC控制的RSC的分析，重點研究高頻整流器瞬時有功功率和瞬時無功功率的估算。然后確定本文的雙饋風機控制策略方案，并從原理上對兩種控制策略進行性能預估和比較。
　　進而，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力發(fā)電系統(tǒng)離散仿真模型，并在對仿真分析的基礎(chǔ)上，討論這兩種控制策略的控制性能，對兩者在穩(wěn)態(tài)運行、系統(tǒng)電壓暫降和功率給定突變時的動態(tài)運行以及外部系統(tǒng)