电网电压畸变不平衡条件下双馈风电系统的直接功率控制

发布时间：2017-09-22 16:20

  本文关键词：电网电压畸变不平衡条件下双馈风电系统的直接功率控制

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【摘要】：随着能源与环境问题的日益严重,像风力发电这样的可再生能源发展迅速。在众多的风力发电系统中,基于双馈异步发电机(DFIG)的方案由于重量轻、体积小、不需要全功率变换器等优点得到了广泛应用。但由于我国风力资源集中的地区远离负荷中心,长距离的输电线路使得风电场电网电压容易出现电压不平衡以及谐波畸变等非理想状态。因此本文对双馈风电机组在电网不平衡及谐波畸变条件下的控制进行了研究。本文首先介绍了理想电网条件下DFIG机组的直接功率控制技术。针对传统的LUT-DPC开关频率不固定,并网电流谐波含量大的缺点,本文使用恒定开关频率的SVM-DPC控制策略对网侧变换器与转子侧变换器分别进行控制,达到了良好的控制效果。电网同步信号准确、快速的检测是变换器控制的基础。理想电网条件下广泛采用的SRF-PLL在电网电压畸变不平衡的恶劣情况下已不能满足需求。本文使用复数滤波器对电网电压信号进行相序分离得到基波及各次谐波分量后,使用锁频环对电网频率进行闭环,该方法在简化系统结构的同时也拥有快速的频率响应。本文对畸变不平衡的电压对双馈风电系统的影响进行分析,通过对并网有功、无功功率各次波动量的计算,提出了灵活的控制目标,分析得到各个目标的功率补偿项并进行简化,简化后的功率补偿项不需要负序及谐波电流分量。然后使用比例积分-双谐振(PIDR)调节器实现对给定量的精确跟踪。最后,本文对基于d SPACE系统的双馈风力发电平台进行介绍,对系统的硬件电路设计及选型进行分析并在此基础上利用实验平台对本文采用的控制策略进行仿真及实验验证,实验结果证明了本文采用方案的正确性与有效性。
【关键词】：直接功率控制 电压畸变不平衡 电网同步 dSPACE
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题背景10-11
• 1.1.1 能源危机与环境污染10
• 1.1.2 风能的开发与利用10-11
• 1.2 双馈风力发电系统研究现状11-15
• 1.3 论文主要研究内容15-17
• 第2章 理想电网条件下双馈风电系统的直接功率控制17-34
• 2.1 引言17
• 2.2 网侧变换器的直接功率控制17-22
• 2.2.1 网侧变换器的数学模型17-20
• 2.2.2 网侧变换器的直接功率控制20-22
• 2.3 转子侧变换器的直接功率控制22-28
• 2.3.1 DFIG的数学模型22-26
• 2.3.2 转子侧变换器的直接功率控制26-28
• 2.4 仿真研究28-33
• 2.4.1 网侧变换器仿真28-31
• 2.4.2 转子侧变换器仿真31-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 电网同步信号的检测34-47
• 3.1 引言34
• 3.2 电网电压矢量方程34-36
• 3.3 电压畸变不平衡对SRF-PLL的影响36-38
• 3.4 相序分离方法38-42
• 3.5 频率自适应42-44
• 3.6 仿真研究44-46
• 3.7 本章小结46-47
• 第4章 电压畸变不平衡条件下双馈风电系统的改进直接功率控制47-69
• 4.1 引言47
• 4.2 电网电压畸变不平衡条件下的瞬时功率分析47-53
• 4.3 改进的网侧变换器直接功率控制策略53-59
• 4.4 改进的转子侧变换器直接功率控制策略59-62
• 4.4.1 电压畸变不平衡对转子侧变换器控制的影响59-60
• 4.4.2 改进的转子侧变换器直接功率控制60-62
• 4.5 仿真研究62-67
• 4.5.1 网侧变换器仿真62-65
• 4.5.2 转子侧变换器仿真65-67
• 4.6 本章小结67-69
• 第5章 系统硬件设计及实验69-82
• 5.1 引言69
• 5.2 双馈风力发电系统硬件设计69-75
• 5.2.1 双馈风力发电系统概述69-71
• 5.2.3 主电路设计71-72
• 5.2.4 驱动电路设计72-73
• 5.2.5 采样电路设计73-74
• 5.2.6 d SPACE系统简介74-75
• 5.3 实验结果75-81
• 5.3.1 电网同步实验75-76
• 5.3.2 网侧变换器实验76-80
• 5.3.3 转子侧变换器实验80-81
• 5.4 本章小结81-82
• 结论82-84
• 参考文献84-88
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果88-89
• 致谢89-90
• 作者简介90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 徐君;陈文杰;徐德鸿;陈敏;;电网低次谐波电压下双馈风电系统定子谐波电流抑制[J];电力系统自动化;2011年08期

2 徐海亮;章玮;胡家兵;贺益康;周鹏;;电网电压不平衡及谐波畸变时基波电压同步信号的检测[J];电力系统自动化;2012年05期

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本文编号：901822