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电网电压不平衡下双馈风力发电系统控制策略研究

发布时间:2018-04-24 19:01

  本文选题:电网电压不平衡 + 双dq-PI控制器 ; 参考:《西南交通大学》2017年硕士论文


【摘要】:随着社会的飞快发展,人类对能源的依赖程度越来越高。但随着化石能源日益枯竭,从化石能源为主的单一能源结构向可再生能源为代表的多元化能源结构的转变刻不容缓。由于风能具有资源丰富、分布广泛、清洁等优点,与其相关的发电技术得到迅速的发展。双馈电机的造价低、运行稳定、控制简易等优点,使其在现实风力发电系统中采用较为广泛,本文以电网电压不平衡下的双馈风力发电系统为对象进行了深入研究。本文分别搭建电网电压不平衡下网侧变换器和转子侧变换器的数学模型,采用对称分量法分析不平衡电网电压对两侧变换器的影响。同时,提出一种正弦采样序列的滤序算法对网侧变换器中的不平衡量进行快速、精确的正、负序分离;在电网电压不平衡下,不仅分析了网侧变换器单独考虑自身控制和与转子侧变换器协调控制两种情况下的控制目标,对转子侧变换器的控制目标也进行了分析。根据双dq-PI控制方法,设计网侧和转子侧变换器的双dq-PI控制器;验证电网电压不平衡下网侧变换器和转子侧变换器控制上的无源性,根据无源控制方法,设计电网电压不平衡下两侧变换器的非线性控制器。在Matlab/Simulink环境下对所设计的网侧变换器和转子侧变换器的两种控制器进行仿真对比,验证所设计的非线性控制器的有效性。为尽可能多地实现电网电压不平衡下网侧变换器和转子侧变换器的控制目标,本文提出网侧与转子侧变换器的协调控制,协调控制中两侧变换器的控制器都采用无源非线性控制器,在Matlab/Simulink环境下对不同控制目标的协调控制进行仿真对比,验证了所设计的协调控制中无源非线性控制器的正确性。同时,通过两侧变换器的协调控制,实现更多的控制目标,提高电网电压不平衡条件下整个风力发电系统的运行性能。
[Abstract]:With the rapid development of society, people rely more and more on energy. However, with the increasing depletion of fossil energy, it is urgent to change from a single energy structure dominated by fossil energy to a diversified energy structure represented by renewable energy. Because wind energy has the advantages of rich resources, wide distribution, clean and so on, the power generation technology related to wind energy has been developed rapidly. Because of its advantages of low cost, stable operation and easy control, the doubly-fed wind turbine is widely used in practical wind power generation system. In this paper, the doubly-fed wind power generation system under unbalanced grid voltage is studied in depth. In this paper, the mathematical models of grid-side converter and rotor-side converter under unbalanced grid voltage are built, and the influence of unbalanced voltage on both sides of converter is analyzed by symmetrical component method. At the same time, a filtering algorithm based on sinusoidal sampling sequence is proposed for fast and accurate positive and negative sequence separation in grid-side converters. Not only the control objectives of the grid-side converter considering its own control alone and the coordination control with the rotor side converter are analyzed, but also the control targets of the rotor-side converter are analyzed. According to the double dq-PI control method, the double dq-PI controller of the grid-side and rotor-side converters is designed, and the passivity of the grid-side converters and the rotor-side converters under the unbalanced voltage of the power network is verified, according to the passive control method, A nonlinear controller for two-side converters with unbalanced voltage is designed. The simulation results of two kinds of controllers for the grid-side converter and the rotor-side converter in Matlab/Simulink environment verify the effectiveness of the designed nonlinear controller. In order to realize the control objectives of grid-side converters and rotor-side converters as much as possible under unbalanced grid voltage, a coordinated control between grid-side and rotor-side converters is proposed in this paper. The passive nonlinear controller is used in both sides of the converter in the coordinated control. The simulation of the coordinated control of different control objectives in Matlab/Simulink environment verifies the correctness of the passive nonlinear controller in the design of the coordinated control. At the same time, through the coordinated control of the two side converters, more control objectives are achieved, and the performance of the whole wind power generation system is improved under the condition of unbalanced power grid voltage.
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM614

【参考文献】

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本文编号:1797834

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