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变速恒频风力发电系统中双PWM变换器容错控制

发布时间:2018-09-04 17:53
【摘要】:能源是社会发展到今天的重大热点战略问题,是社会生产力持续发展的命脉。因而节能减排及新能源技术开发就成为当前我国经济生活的重要政策。风能作为一种自然存在的取之不尽的可再生清洁能源,它具有无污染、分布广泛等特点。清洁可持续发展的新能源发电技术尤其是最具规模和商业发展前景的风力发电已成为全球各国能源系统的研究热点。双馈式风力发电机可以根据风况的不同而变速保持最大风能捕获且作为部分功率变流器(30%)其主要特点较其它风机具有造价低的特点使其成为当今世界最为广泛使用的风力发电机。本文选取最为典型的双馈式风力发电机(DFIG)作为研究对象,探讨了其运行工作原理,对DFIG及其控制其运行的双PWM变换器进行了建模控制分析,其中本文主要研究以下方面:1、介绍风力发电捕获风能的原理,对双PWM变换器在DFIG中的控制作用进行详细的阐述,并详细推导了在三相静止abc坐标系、同步旋转dq坐标系上DFIG及其双PWM变换器的数学模型,然后针对经过坐标变换后的双PWM变换器的数学模型,给出了解耦处理的方案,并对网侧PWM变换器及机侧变换器的的矢量控制技术进行研究说明,最后给出了仿真研究。2、针对MPC能很好处理双PWM变换器中存在大量物理约束的情况。探讨MPC在双PWM变换器中的应用。然而双PWM变换器系统尽管经过坐标变换后仍具有非线性的特点,探讨了线性处理的处理。然后设计了线性MPC对转子侧PWM变换器进行了有效的控制。针对MPC方案中需要大量实时运算处理,难以在机电系统中应用。介绍了显式预测控制原理(Explict-MPC)并探讨了EMPC在网侧PWM变换器机组中的应用,最后通过仿真加以验证。3、介绍了电网不平衡对DFIG系统的影响及危害,重点分析推导了网侧变换器在电网不对称故障下的功率数学模型,然后结合网侧PWM变换器的控制目标,设计了正、负序双dq坐标轴、双PI控制策略。同时针对所提方法实时的前提是准确分离正、负序分量的操作,分别设计了基于陷波器和时序延迟法提取各自分量的方法,并简要阐述了其各自优缺点,最后对上述算法加以仿真验证。
[Abstract]:Energy is one of the most important strategic issues in social development today and is the lifeblood of the sustainable development of social productive forces. As a result, energy saving and emission reduction and new energy technology development have become an important policy in China's economic life. As an inexhaustible renewable clean energy, wind energy has the characteristics of no pollution and wide distribution. The clean and sustainable development of new energy power generation technology, especially the wind power generation, which has the most scale and commercial development prospects, has become the research hotspot of energy systems all over the world. The doubly-fed wind turbine can keep the maximum wind energy capture according to the different wind conditions, and as a partial power converter (30%), its main characteristics are lower cost than other fans, so it has become the most widely used in the world today. A wind turbine. In this paper, the most typical doubly fed wind turbine (DFIG) is selected as the research object, and its operating principle is discussed. The modeling and control analysis of DFIG and its dual PWM converter is carried out. This paper mainly studies the following aspects: 1, introduces the principle of wind power capture, describes the control function of double PWM converter in DFIG in detail, and deduces the three-phase static abc coordinate system in detail. The mathematical model of DFIG and its double PWM converters in synchronous rotating dq coordinate system is presented. Then the decoupling scheme is given for the mathematical models of double PWM converters after coordinate transformation. The vector control techniques of grid-side PWM converters and machine-side converters are discussed. Finally, the simulation research is given. The MPC can deal with a large number of physical constraints in double PWM converters. The application of MPC in double PWM converter is discussed. However, the dual PWM converter system still has the characteristics of nonlinearity after coordinate transformation, and the processing of linear processing is discussed. Then the linear MPC is designed to control the rotor side PWM converter effectively. It is difficult to be applied in electromechanical system because of the large amount of real-time operation in MPC. This paper introduces the principle of explicit Predictive Control (Explict-MPC) and discusses the application of EMPC in grid-side PWM converters. Finally, it is verified by simulation. Finally, the influence and harm of power grid imbalance on DFIG system are introduced. The power mathematical model of grid-side converter under asymmetrical fault of power network is analyzed and deduced emphatically. Combined with the control target of grid-side PWM converter, the control strategies of positive and negative sequence double dq axis and double PI are designed. At the same time, aiming at the premise that accurate separation of positive and negative sequence components is the premise of the proposed method, the methods of extracting their components based on notch filter and time delay method are designed, and their respective advantages and disadvantages are briefly described. Finally, the algorithm is simulated and verified.
【学位授予单位】:北方工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM614;TM46

【参考文献】

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本文编号:2222908

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