基于双可控型DFIG系统控制与优化研究

发布时间：2020-12-14 02:37

　　双馈型风力发电机(DFIG)是目前风电市场上两大主力机型之一,在交流风电场中得到了广泛应用。由于直流风电技术与交流风电技术相比,具有控制方便、价格低廉、无交流电能质量指标、更适合远距离输电等优点,因此为了使DFIG更有效地适用于直流电网,本文围绕双可控型DFIG系统的控制策略和系统优化两个方面展开研究。具体工作如下:1)双可控型DFIG系统的控制策略研究针对双可控型DFIG系统采用双环级联控制结构所带来的参数设计复杂、控制延迟等问题,本文提出了一种单环MPC控制策略,并从以下三个方面进行了改进:(1)简化了系统控制结构,减少了系统控制参数设计难度,提高了系统动态响应能力;(2)采用积分离散化方法解决了二阶模型的预测问题,降低了设计复杂度;(3)为了保护DFIG系统,在代价函数中添加了定、转子电流限制函数的非线性附加项以防止产生系统过流现象;最后通过仿真和实验验证了该控制策略的可行性和有效性。2)双可控型DFIG系统的优化设计研究为降低齿轮箱变比、提高DFIG系统的经济效益,本文提出了一种基于双可控型DFIG系统的两级优化设计方案。针对DFIG系统中由齿轮箱系统所导致的系统成本和损耗高的... 

【文章来源】：曲阜师范大学山东省

【文章页数】：57 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

风力机转矩与转速变化曲线图

第2章双可控型DFIG系统建模与实验平台搭建9（2-2）式中：Topt——最佳转矩；nropt——最佳转速；ωropt——最佳转子角频率；K1-K4是风力机最大功率曲线系数，其值分别为0.0667，3.14×10-6，7.0×10-6和111.8。风力机转矩曲线如图2-2所示，其中实线为最佳机械转矩随最佳转速和风速变化曲线；虚线分别为风速12和15m/s时机械转矩随转速变化曲线。图2-2风力机转矩与转速变化曲线图2）DFIG数学模型DFIG系统在三相静止坐标系下电压、电流和磁通等物理量和运动方程经过如图2-3所示的同步旋转坐标系变换可表达为式（2-3）—式（2-6）[33-35]：图2-3同步旋转坐标系下DFIG模型（2-3）2opt1w2w3roptropt4wp**60*2TKVKVKnKVnwpì=++í==sdsd1sqssdsqsq1sdssqrdrdsrqrrdrqrqsrdrrq++++++duRidtduRidtduRidtduRidtywyywyywyywyì=-=í=-=

第3章双可控型DFIG系统的控制策略研究24（3-20）3.3.4双可控型DFIG系统控制策略框图通过以上分析，可以得到如图3-1所示的系统控制框图。其中，Vm，θm，isabc和irabc分别为输入的风速、转子角度和定转子的三相电流。MPPT模块通过实时风速输出最佳转子角频率ωr*。根据式（3-18）和式（3-19），可以得到转子电流和定子磁通的参考值ird*，ψsd*,ψsq*。通过延时补偿模块（3-13）可以获得当前时刻的转子与定子电流ird(k)，irq(k)，isd(k)，isq(k)。根据式（2-4），可以获得定子磁通的估计值。通过DFIG预测模型分别得到下一时刻的转子电流、转子角频率和定子磁通，并采用代价函数（3-14）从对八个电压矢量进行选择并输出最优开关状态Srabc,Ssabc，从而得到此时对应的最优控制率。图3-1基于定子磁通定向的单环MPC控制策略3.4双可控型DFIG系统仿真验证为了验证本章所提控制策略的可行性和有效性，搭建了如图2-8所示的DFIG系统，系统参数如表2-1所示，并且通过以下三种情况对系统性能进行分析。（1）当风速发生变化时分析所提单环MPC控制策略对系统稳态与暂态性能的影响；（2）分析代价函数中电流限制函数对系统性能的影响；（3）对比分析双环PI-MPC控制策略与所提单环MPC控制策略对系统性能的影响。*p4wrropt2(*)60pnKVw=w=


本文编号：2915644