基于定子侧不控整流的双馈风力发电机直流并网控制策略研究
发布时间：2021-01-25 07:08
随着直流输电和直流微网的快速发展,新能源发电设备的直流并网运行及控制策略研究受到越来越多的关注。而基于双馈感应发电机的风电系统在新能源发电中占有很大的比重,所以研究双馈风力发电机直流并网拓扑和控制策略具有重要意义。在多种双馈电机直流并网结构中,基于定子侧不控整流的双馈电机直流并网系统以其结构简单、变流器容量小等优良特性获得了广泛关注与研究。然而,双馈电机定子端由于没有与交流电网直接相连,传统基于交流电网电压锁相环的控制策略无法适用,而且定子侧不控整流桥导致定子电压严重畸变并产生谐波电流和转矩脉动,如何实现功率解耦控制、定子频率独立控制、降低转矩脉动和谐波电流是研究难题。因此,研究定子侧不控整流下双馈电机直流并网运行的高性能控制策略显得十分迫切和重要。本论文以定子侧不控整流的双馈电机直流并网系统为研究对象,针对双馈电机功率解耦和定子频率控制、转矩脉动抑制和定转子谐波电流抑制等问题展开研究,获得了如下创新成果:1、针对双馈电机定子接入不控整流下功率解耦和定子频率控制的问题,提出基于二阶广义积分器（second order generalized integrator,SOGI）的定子磁链角...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１分布式新能源直流微网结构图??
ＤＦＩＧ风电机组通过ＶＳＣ接入直流电网的系统结构是目前ＤＦＩＧ直流并网广泛应用的??拓扑结构［２（）＞［２６］。该系统将ＤＦＩＧ与背靠背结构的转子励磁变流器通过三相工频升压变压??器接到风电场交流电网侧ＶＳＣ变流站，将交流电变为直流电进行传输，如图１－２所示。??文献［２７］中详细介绍了基于ＶＳＣ高压直流输电的ＤＨＧ风电机组并网控制技术。文献［２８］??研究了大规模近海风电场ＶＳＣ－ＨＶＤＣ并网拓扑及其控制。这种结构目前主要应用在风电??场高压直流输电场合，直流端电压较高；通过调节变压器的变比也可将这种拓扑结构运行??在中低压直流微网场合。这种结构的优点是能够直接移植双馈电机传统交流并网的控制策??略，不用额外研究双馈电机的控制策略；但这种拓扑结构需要经过多级能量转换才能实现??风机到直流电网的输送，而且由于多台ＤＦＩＧ风机同时并联运行于ＶＳＣ换流站建立的交??流电网，存在系统结构复杂、风机运行可靠性差等缺点［２９］。??Ａ??多Ｕ?＾??背靠背变流器??ｙ?小??Ｌ?—■－Ｊ：－—??Ｌ??图１－２基于ＶＳＣ的ＤＦＩＧ直流并网拓扑结构??１．２．２基于双变流器的ＤＦＩＧ直流并网结构??为了简化基于ＶＳＣ的ＤＦＩＧ直流并网的复杂拓扑结构，文献［２９］提出了一种基于双变??流器控制的ＤＦＩＧ直流并网拓扑，如图１－３所示。其中ＤＨＧ定子侧变流器（Ｓｔａｔｏｒ?ｓｉｄｅ??Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，?ＳＳＣ?）和转子侧变流器（Ｒｏｔｏｒ?ｓｉｄｅ?Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，?ＲＳＣ）的直流侧直接与直流母线相??连
?第１章绪论??直流输电线，如果所连接的是中低压直流电网或分布式微电网，图１－３所示的结构能够直??接应用。由于ＤＦＩＧ风电机组也可以多个串联或并联再与直流电网相连，这种ＤＦＩＧ直流??输电并网拓扑无需多个升压变压器和滤波器，能量传输效率高，并有效简化了系统的结构??和控制复杂性，而且双馈电机的运行性能与交流并网保持一致，但是这种拓扑结构的定子??侧变流器是全功率变流器，这样会额外增加变流器的成本。??Ａ??ＳＳＣ??多级齿轮箱＾，?ｕ．＾ｒｒ￣ｉ￣￣丨??、?ＲＳＣ??＾?、：????图１－３基于ＳＳＣ－ＲＳＣ的ＤＦＩＧ直流并网拓扑结构??１．２．３基于定子侧不控整流的ＤＦＩＧ直流并网结构??为了进一步降低变流器成本，文献［３３］提出了一种基于定子三相不控整流的ＤＦＩＧ直??流并网拓扑结构如图１－４所示，采用不控整流桥代替图１－３中的ＳＳＣ，其中ＤＦＩＧ定子端??直接通过一个二极管整流桥连接到直流电网
【参考文献】：
期刊论文
[1]海上全直流型风电场的研究现状与未来发展[J]. 蔡旭,施刚,迟永宁,常怡然,杨仁忻,张占奎. 中国电机工程学报. 2016(08)
[2]电网电压不平衡时基于谐振闭环调节的双馈异步发电机转矩波动抑制策略[J]. 程鹏,年珩. 中国电机工程学报. 2015(07)
[3]考虑大规模海上风电接入的多电压等级直流电网运行控制策略研究[J]. 孙蔚,姚良忠,李琰,王志冰,迟永宁. 中国电机工程学报. 2015(04)
[4]未来高压直流电网发展形态分析[J]. 姚良忠,吴婧,王志冰,李琰,鲁宗相. 中国电机工程学报. 2014(34)
[5]风电场直流并网的拓扑结构研究[J]. 王常骐,郭家虎. 电网技术. 2014(11)
[6]面向直流输电的双馈风电机组并网拓扑及控制技术[J]. 年珩,易曦露. 电网技术. 2014(07)
[7]通过特高压直流实现大型能源基地风、光、火电力大规模高效率安全外送研究[J]. 刘振亚,张启平,董存,张琳,王智冬. 中国电机工程学报. 2014(16)
[8]基于VSC-HVDC的双馈式变速恒频风电机组启动及并网控制[J]. 李文津,汤广福,康勇,赵岩,孔明. 中国电机工程学报. 2014(12)
[9]区域互联多回直流换相失败对送端系统的影响[J]. 王春明,刘兵. 电网技术. 2013(04)
[10]多端直流输电与直流电网技术[J]. 汤广福,罗湘,魏晓光. 中国电机工程学报. 2013(10)
博士论文
[1]双馈风电机组直接谐振与无锁相环运行控制研究[D]. 程鹏.浙江大学 2016
[2]新能源发电直流微网分散对等运行控制研究[D]. 顾云杰.浙江大学 2015
[3]基于直流串联的海上风电场及其控制[D]. 何大清.上海交通大学 2013
本文编号：2998807
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１分布式新能源直流微网结构图??
ＤＦＩＧ风电机组通过ＶＳＣ接入直流电网的系统结构是目前ＤＦＩＧ直流并网广泛应用的??拓扑结构［２（）＞［２６］。该系统将ＤＦＩＧ与背靠背结构的转子励磁变流器通过三相工频升压变压??器接到风电场交流电网侧ＶＳＣ变流站，将交流电变为直流电进行传输，如图１－２所示。??文献［２７］中详细介绍了基于ＶＳＣ高压直流输电的ＤＨＧ风电机组并网控制技术。文献［２８］??研究了大规模近海风电场ＶＳＣ－ＨＶＤＣ并网拓扑及其控制。这种结构目前主要应用在风电??场高压直流输电场合，直流端电压较高；通过调节变压器的变比也可将这种拓扑结构运行??在中低压直流微网场合。这种结构的优点是能够直接移植双馈电机传统交流并网的控制策??略，不用额外研究双馈电机的控制策略；但这种拓扑结构需要经过多级能量转换才能实现??风机到直流电网的输送，而且由于多台ＤＦＩＧ风机同时并联运行于ＶＳＣ换流站建立的交??流电网，存在系统结构复杂、风机运行可靠性差等缺点［２９］。??Ａ??多Ｕ?＾??背靠背变流器??ｙ?小??Ｌ?—■－Ｊ：－—??Ｌ??图１－２基于ＶＳＣ的ＤＦＩＧ直流并网拓扑结构??１．２．２基于双变流器的ＤＦＩＧ直流并网结构??为了简化基于ＶＳＣ的ＤＦＩＧ直流并网的复杂拓扑结构，文献［２９］提出了一种基于双变??流器控制的ＤＦＩＧ直流并网拓扑，如图１－３所示。其中ＤＨＧ定子侧变流器（Ｓｔａｔｏｒ?ｓｉｄｅ??Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，?ＳＳＣ?）和转子侧变流器（Ｒｏｔｏｒ?ｓｉｄｅ?Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，?ＲＳＣ）的直流侧直接与直流母线相??连
?第１章绪论??直流输电线，如果所连接的是中低压直流电网或分布式微电网，图１－３所示的结构能够直??接应用。由于ＤＦＩＧ风电机组也可以多个串联或并联再与直流电网相连，这种ＤＦＩＧ直流??输电并网拓扑无需多个升压变压器和滤波器，能量传输效率高，并有效简化了系统的结构??和控制复杂性，而且双馈电机的运行性能与交流并网保持一致，但是这种拓扑结构的定子??侧变流器是全功率变流器，这样会额外增加变流器的成本。??Ａ??ＳＳＣ??多级齿轮箱＾，?ｕ．＾ｒｒ￣ｉ￣￣丨??、?ＲＳＣ??＾?、：????图１－３基于ＳＳＣ－ＲＳＣ的ＤＦＩＧ直流并网拓扑结构??１．２．３基于定子侧不控整流的ＤＦＩＧ直流并网结构??为了进一步降低变流器成本，文献［３３］提出了一种基于定子三相不控整流的ＤＦＩＧ直??流并网拓扑结构如图１－４所示，采用不控整流桥代替图１－３中的ＳＳＣ，其中ＤＦＩＧ定子端??直接通过一个二极管整流桥连接到直流电网
【参考文献】：
期刊论文
[1]海上全直流型风电场的研究现状与未来发展[J]. 蔡旭,施刚,迟永宁,常怡然,杨仁忻,张占奎. 中国电机工程学报. 2016(08)
[2]电网电压不平衡时基于谐振闭环调节的双馈异步发电机转矩波动抑制策略[J]. 程鹏,年珩. 中国电机工程学报. 2015(07)
[3]考虑大规模海上风电接入的多电压等级直流电网运行控制策略研究[J]. 孙蔚,姚良忠,李琰,王志冰,迟永宁. 中国电机工程学报. 2015(04)
[4]未来高压直流电网发展形态分析[J]. 姚良忠,吴婧,王志冰,李琰,鲁宗相. 中国电机工程学报. 2014(34)
[5]风电场直流并网的拓扑结构研究[J]. 王常骐,郭家虎. 电网技术. 2014(11)
[6]面向直流输电的双馈风电机组并网拓扑及控制技术[J]. 年珩,易曦露. 电网技术. 2014(07)
[7]通过特高压直流实现大型能源基地风、光、火电力大规模高效率安全外送研究[J]. 刘振亚,张启平,董存,张琳,王智冬. 中国电机工程学报. 2014(16)
[8]基于VSC-HVDC的双馈式变速恒频风电机组启动及并网控制[J]. 李文津,汤广福,康勇,赵岩,孔明. 中国电机工程学报. 2014(12)
[9]区域互联多回直流换相失败对送端系统的影响[J]. 王春明,刘兵. 电网技术. 2013(04)
[10]多端直流输电与直流电网技术[J]. 汤广福,罗湘,魏晓光. 中国电机工程学报. 2013(10)
博士论文
[1]双馈风电机组直接谐振与无锁相环运行控制研究[D]. 程鹏.浙江大学 2016
[2]新能源发电直流微网分散对等运行控制研究[D]. 顾云杰.浙江大学 2015
[3]基于直流串联的海上风电场及其控制[D]. 何大清.上海交通大学 2013
本文编号：2998807
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