无刷双馈风力发电系统并网稳定运行控制策略研究

发布时间：2021-01-15 08:24

　　无刷双馈电机无电刷滑环,坚固耐用,结构可靠,可以在部分容量变频器控制下实现变速恒频发电,因此在受更换电刷滑环困扰的风力发电领域具有很强的竞争优势。但目前对无刷双馈风力发电系统并网情况下的稳定运行控制还未形成完整的理论体系,其中综合考虑从风力机、传动轴到发电机整个风电系统最大功率追踪控制的理论研究还不多,对常规电网故障时无刷双馈风力发电系统的稳定控制研究也很少。在此基础上,本文对无刷双馈风力发电系统并网稳定运行的控制策略进行进一步的理论研究。首先,结合风力机的功率特性表达式,先后建立了风力机的功率转矩模型和传动轴系的一阶模型,阐释了风力机的最大功率追踪原理。基于无刷双馈电机的转速表达式和三相abc坐标系下的磁链电压方程,推导得到了任意旋转dq坐标系和转子速dq坐标系下的无刷双馈电机模型,并对无刷双馈电机用作电动机和发电机时系统的功率传输关系进行了分析。其次,给出了风力机控制系统中转速控制器和桨距角控制器的设计方法。基于功率绕组磁链定向,推导得到了一种电流闭环的无刷双馈电机功率解耦矢量控制算法,根据无刷双馈发电机两套定子绕组间的功率关系,计算得到最大风能利用系数下电机功率侧有功功率的给定值... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

电网电压锁相环输出

44华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文观察图4-5（a）（b）可知，当电机在亚同步运行时，随着转速增加，控制侧电流幅值上升，电压幅值下降，两者的频率值下降且始终相序为负。4s时，电机转速从619r/min变为825r/min，电机从亚同步运行变为超同步运行。由图4-5（c）（d）可知，此时控制侧电流幅值上升，电压幅值下降，两者的频率值下降且相序为正。这一仿真结果也与上文理论分析一致，当电机转速发生变化时，通过调节控制侧电压电流频率，使得功率侧始终输出工频电压，这就是变速恒频发电的基本原理。（a）2s时BDFIG控制侧三相电流变化曲线（b）2s时BDFIG控制侧三相电压变化曲线（c）4s时BDFIG控制侧三相电流变化曲线（d）4s时BDFIG控制侧三相电压变化曲线图4-5 发电系统有功功率调节时的控制侧电压电流变化4.3.2 正常运行时无刷双馈风力发电系统的无功功率独立调节风力发电系统的无功功率调节仿真曲线如图4-6所示。仿真初始

54华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文图5-6 功率绕组线电压锁相利用锁相环分别对功率绕组电压和电网电压进行锁相，当两者的电压幅值、频率和相位均相同时，闭合并网接触器。对原动机的变频器进行设定，令其拖动无刷双馈电机至516r/min，系统空载运行，当观察到功率侧电压满足并网条件时，于4.7s时并网，可得无刷双馈电机的电压电流变化如图5-7所示。（a）电网电压和功率绕组电压（b）功率绕组电流和控制绕组电流图5-7 空载并网时的电压电流变化图

【参考文献】：
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本文编号：2978578