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双馈型风力发电机组转子侧变流器设计及实现

发布时间:2018-01-02 11:34

  本文关键词:双馈型风力发电机组转子侧变流器设计及实现 出处:《曲阜师范大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: 双馈型风力发电机 转子侧变流器 定子电压定向 最大功率跟踪 风力模拟


【摘要】:随着雾霾天气的日益增多,人们对于环境、资源、可持续发展等问题的关注也越来越多,因此对风能、太阳能等新能源的研究与开发得到了国家的大力支持。目前双馈型风力发电机以其高效的风能利用率、优良的低电压穿越能力、稳定的并网性能已被广泛应用于风力发电系统中。在双馈型风电机组中,其变流器主要使用背靠背结构,其中转子侧变流器的主要作用是通过对双馈型风力发电机转子实施有效励磁控制,实现变速恒频控制,定子侧有功、无功功率的解耦控制和最大功率点跟踪捕获等控制目标。本文主要对双馈型风力发电机组转子侧变流器进行研究与设计,并搭建实验平台,在不同风速下转子侧变流器采用基于定子电压定向矢量控制策略实现系统控制目标。主要内容包括:首先研究了双馈型风电机组转子侧变流器的发展现状,阐述了以转子侧变流器为控制核心的双馈型风力发电背靠背变流器系统,分析转子侧变流器的现有控制策略。其次建立了馈型风力发电机和转子侧变流器的常规数学模型与dq同步旋转坐标系下的数学模型;详细分析推导了转子侧变流器基于定子电压定向矢量控制的控制策略,此种控制策略直接观测电压,比观测磁链更加准确,且受发电机动态扰动小,控制稳定。第三,对双馈风力发电机转子侧变流器软硬件进行设计。硬件设计包括一次回路设计与器件选型,二次回路设计与器件选型;软件设计包括角度整定、系统平滑启动、变速恒频控制,亚同步、同步、超同步状态的切换控制。最后搭建了双馈型风力模拟发电实验平台,包括转子侧变流器实验平台和风力机控制器的设计与搭建。在平台搭建完成后,进行了不同风速下转子侧变流器励磁控制实验。实验结果表明,在不同风速下,转子侧变流器控制稳定,响应速度快,能够实现系统平滑启动,亚同步、同步、超同步的稳定运行和状态切换,变速恒频控制和最大功率点跟踪控制,实验达到预期目标。
[Abstract]:With the increasing of haze weather, people pay more and more attention to the environment, resources, sustainable development and so on, so they pay more attention to wind energy. The research and development of new energy, such as solar energy, has been greatly supported by the country. At present, doubly-fed wind turbines have high efficiency of wind energy utilization and excellent low voltage traversing capacity. Stable grid-connected performance has been widely used in wind power system. In doubly-fed wind turbine, its converter mainly uses back-to-back structure. The main function of rotor side converter is to realize variable speed constant frequency control and stator side active power through effective excitation control to the rotor of doubly-fed wind turbine. Decoupling control of reactive power and maximum power point tracking acquisition. This paper mainly studies and designs the rotor side converter of doubly-fed wind turbine and builds the experimental platform. The rotor side converter based on stator voltage oriented vector control strategy is adopted to achieve the control objectives under different wind speeds. The main contents are as follows: firstly, the development status of rotor side converter of doubly-fed wind turbine is studied. The back-to-back converter system of double-fed wind power generation with rotor side converter as the control core is described in this paper. The existing control strategies of rotor side converter are analyzed. Secondly, the conventional mathematical model of feed type wind turbine and rotor side converter and the mathematical model of dq synchronous rotating coordinate system are established. The control strategy of rotor side converter based on stator voltage oriented vector control is analyzed and deduced in detail. This control strategy is more accurate than observing flux chain and is less disturbed by generator. Thirdly, the hardware and software of the doubly-fed wind turbine rotor side converter are designed. The hardware design includes primary circuit design and device selection, secondary circuit design and device selection. The software design includes angle setting, system smooth start, variable speed constant frequency control, sub-synchronous, synchronous, supersonic state switching control. Finally, a doubly-fed wind power generation simulation experimental platform is built. It includes the design and construction of rotor side converter experimental platform and wind turbine controller. After the platform is built, the excitation control experiment of rotor side converter under different wind speed is carried out. The experimental results show that under different wind speed. The rotor side converter has the advantages of stable control, fast response, smooth start, sub-synchronous, synchronous, supersonic operation and state switching, variable speed constant frequency control and maximum power point tracking control. The experiment achieved the desired goal.
【学位授予单位】:曲阜师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TM315;TM46

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本文编号:1369017

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