双馈风力发电变流器系统仿真与控制研究

发布时间：2018-08-21 10:49

【摘要】：风力发电作为一种极具商业价值并有较大潜能的可再生能源开发形式,近年来得到了较快的发展,其中变速风力发电技术尤其是双馈型变速恒频(VSCF)风力发电技术以其独特的优势而备受关注。本文以提高双馈风力发电变流器系统动态性能为主要目标,在分析双馈电机运行原理和搭建双馈风力发电变流器数学模型的基础上,针对提升电力系统稳定性、模糊PI控制及比例谐振(PR)控制等问题展开了深入研究。本文研究的主要内容和所作工作如下:1、在详细分析双馈电机工作原理、数学模型及等效电路的基础上,基于空间坐标变换和SVPWM矢量控制提出了混合型模糊PI控制策略,能够实现不同工况下的变流器系统的稳定运行,有一定的抗扰动性能,而且与修正参数的模糊PI控制策略和传统PI控制策略相比,都具有更良好的动态性能;2、针对传统PI控制本身无谐波补偿能力的问题,提出了比例谐振(PR)控制策略,不仅能使系统稳定运行,而且具有低通滤波特性,能够进行无谐波补偿,提高了电能质量;3、对双环PI控制进行了深入研究,根据电网侧变流器、转子侧变流器及直流环节的控制目标,对变流器进行双闭环控制系统设计;4、基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建了双馈风力发电变流器系统的仿真模型,通过仿真不仅对本文提出的混合模糊PI控制策略和比例谐振控制的有效性和可行性进行验证,而且对变速恒频控制、恒压控制、并网控制以及功率解耦控制进行仿真研究;最后,以STM32f103RBT6为核心搭建物理实验平台,对双馈风力发电变流器系统进行实验验证。
[Abstract]:Wind power, as a kind of renewable energy with great commercial value and great potential, has been developed rapidly in recent years. Variable-speed wind power generation technology, especially doubly-fed variable-speed constant-frequency (VSCF) wind power generation technology, has attracted much attention because of its unique advantages. Based on the analysis of the operation principle of doubly-fed machine and the establishment of the mathematical model of doubly-fed wind power converter, the problems of improving the stability of power system, fuzzy PI control and proportional resonance (PR) control are deeply studied. Based on the working principle, mathematical model and equivalent circuit of the converter, a hybrid fuzzy PI control strategy based on space coordinate transformation and SVPWM vector control is proposed. It can realize the stable operation of the converter system under different working conditions, and has certain anti-disturbance performance. It is also similar to the fuzzy PI control strategy with modified parameters and the traditional PI control strategy. 2. Proportional resonance (PR) control strategy is proposed to solve the problem of non-harmonic compensation ability of traditional PI control, which can not only make the system run stably, but also has low-pass filtering characteristics, and can carry out non-harmonic compensation and improve power quality. 3. Double-loop PI control is studied in depth according to the electricity. The control objectives of grid-side converter, rotor-side converter and DC link are designed for the double closed-loop control system of the converter. 4. Based on the MATLAB/Simulink simulation platform, the simulation model of the doubly-fed wind power converter system is built, and the effectiveness of the hybrid fuzzy PI control strategy and proportional resonance control proposed in this paper is not only verified by simulation. The feasibility and feasibility are verified, and the variable speed and constant frequency control, constant voltage control, grid-connected control and power decoupling control are simulated. Finally, the physical experiment platform is built with STM32f103RBT6 as the core, and the double-fed wind power converter system is tested.
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM614

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本文编号：2195474