接入直流微电网的双馈风力发电机组控制策略研究

发布时间：2017-04-09 05:05

  本文关键词：接入直流微电网的双馈风力发电机组控制策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国大容量风电基地和跨区域交直流输电通道的建设运行,风力发电对电力系统的影响更加凸显。同时直流微电网技术和高压直流输电技术也日趋成熟。双馈风力发电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)接入直流微电网时,传统并网方式能量转换效率降低、可靠性变差。所以,研究接入直流微电网的DFIG机组控制策略有重要的意义。针对DFIG机组接入直流微电网的应用,研究了改进的DFIG机组接入直流微电网的拓扑结构,定子侧失去交流并网点母线电压和频率的支撑。本文提出了适用于这种拓扑结构的定子侧变流器和转子侧变流器的控制方法。首先,定子侧变流器采用计及气隙励磁电流动态分量的气隙电势定向控制,转子侧变流器采用计及定子励磁电流动态分量的定子磁链定向控制,实现了DFIG机组定子侧电压和频率的独立控制、功率解耦以及变速恒频要求。其次,针对直流并网点母线的电压波动,采用功率前馈控制,提升了电压波动期间机组有功功率的传输能力。最后,由于改进拓扑中DFIG机组定子侧电压由定子侧变流器调制产生,特别是在DFIG机组定子侧发生不对称故障时,分析了机组的电磁转矩、有功功率和无功功率特性,发现电磁转矩和功率中出现了二倍频分量,对机组侧,增加了传动轴系的疲劳,对电网侧,增大了并网功率的波动。为此本文提出了基于降阶谐振控制器的定子侧变流器和转子侧变流器改进控制方法,改善了机组的转矩和输出功率特性。并建立了引入降阶谐振控制器条件下机组定子电流和转矩控制系统的传递函数,分析了降阶谐振控制的幅值特性和系统稳定性。通过MATLAB/Simulink平台的仿真实验,验证了所提控制方法的正确性和有效性。
【关键词】：双馈风力发电机 直流微电网 矢量控制 前馈补偿 不平衡电压 转矩波动 谐振控制器
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-13
• 第1章 绪论13-21
• 1.1 课题研究背景及研究目标13-17
• 1.1.1 课题研究背景13-16
• 1.1.2 课题研究目标16-17
• 1.2 风力发电技术研究现状及趋势17-19
• 1.3 微电网技术研究现状及趋势19
• 1.4 本文主要研究内容及章节安排19-21
• 第2章 DFIG机组发电运行原理及基本控制策略21-34
• 2.1 DFIG机组发电运行原理21-23
• 2.1.1 风力机运行特性21
• 2.1.2 DFIG机组系统结构21-22
• 2.1.3 DFIG机组功率关系22-23
• 2.2 DFIG机组运行基本控制策略23-27
• 2.2.1 DFIG机组正常运行情况下的控制策略23-26
• 2.2.2 DFIG机组故障运行情况下的控制策略26-27
• 2.3 DFIG机组改进并网拓扑结构及控制策略27-31
• 2.4 DFIG机组控制策略的总结分析31-32
• 2.5 本章小结32-34
• 第3章 DFIG机组直流并网拓扑结构及其数学模型34-42
• 3.1 DFIG机组并入直流微电网拓扑结构34-35
• 3.2 直流微电网及其控制策略35-39
• 3.2.1 直流微电网技术35-37
• 3.2.2 直流微电网控制策略37-39
• 3.3 DFIG数学模型建立39-40
• 3.4 本章小结40-42
• 第4章 改进直流并网拓扑下DFIG机组的控制策略42-51
• 4.1 DFIG机组控制策略的改进依据42
• 4.2 DFIG机组改进直流并网拓扑下的控制策略实现42-46
• 4.2.1 计及定子励磁电流动态分量的RSC控制策略42-44
• 4.2.2 计及气隙励磁电流动态分量的SSC控制策略44-45
• 4.2.3 有功功率前馈补偿控制策略45-46
• 4.3 运行仿真46-49
• 4.3.1 同步转速条件下DFIG机组的运行仿真46-47
• 4.3.2 变转速条件下DFIG机组的运行仿真47-48
• 4.3.3 直流并网点电压波动条件下DFIG机组运行仿真48-49
• 4.3.4 有功功率前馈补偿控制仿真49
• 4.4 仿真结果分析总结49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第5章 改进直流并网拓扑下DFIG转矩波动抑制策略51-68
• 5.1 含负序分量的DFIG数学模型51-53
• 5.2 DFIG机组转矩波动抑制策略实现53-58
• 5.2.1 DFIG机组转矩波动抑制原理53-54
• 5.2.2 基于RORC的RSC控制策略54-56
• 5.2.3 基于RORC的SSC控制策略56-58
• 5.3 计及RORC的DFIG机组控制系统稳定性分析58-64
• 5.3.1 RSC控制策略中电流控制环稳定性分析58-60
• 5.3.2 SSC控制策略中转矩控制环稳定性分析60-64
• 5.4 运行仿真64-67
• 5.4.1 DFIG机组运行仿真64-66
• 5.4.2 仿真结果对比分析66-67
• 5.5 本章小结67-68
• 结论与展望68-70
• 参考文献70-75
• 致谢75-76
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录76

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