变速恒频双馈风力发电机并网控制策略研究

发布时间：2017-10-07 22:37

  本文关键词：变速恒频双馈风力发电机并网控制策略研究

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【摘要】：风力发电作为新能源的一种,具有来源广、无污染、全天候等优点。因此,风能是当今世界最具竞争力、最具有发展前景的可再生能源之一,将风能应用于发电则是目前能源供应中重要的一项技术。研究风力发电技术将会对我国兆瓦级风力发电机组国产化及推动我国风力发电事业的不断发展有着重要的意义。首先,本文介绍了风力发电的国内外发展现状,列举了目前世界上常用的几种风力发电机组和变换器,预测出未来风力发电技术的发展方向。论文还介绍了自抗扰控制技术的发展,在高阶和二阶自抗扰控制器基础上,设计出实用性更强的一阶自抗扰控制器。其次,本论文重点改进了网侧变流器的控制方法。网侧变流器是一个非线性、多变量、强耦合系统,对外界扰动和系统参数变化比较敏感。其传统PI结合矢量控制策略有功率因数高、交流侧谐波低和算法简单的优点,但当有扰动时,控制效果不理想。针对该问题,本文设计了一阶非线性自抗扰控制器来改进传统的控制策略,包括利用扩张状态观测器将外界扰动和系统内部扰动归结为总扰动,然后利用非线性反馈控制进行控制。其仿真结果表明当系统发生扰动时,改进后的控制策略较原控制策略具有更强的鲁棒性,控制效果理想。最后,由于传统PI结合矢量控制在DFIG空载并网并发生系统扰动时控制效果不理想,因此,本文设计出一阶非线性自抗扰控制器来改进该控制策略。利用Matlab/Simulink软件搭建了该改进型控制策略下变速恒频双馈风力发电系统空载并网的仿真模型,进行了仿真分析。仿真结果表明,本文所采用的自抗扰控制,能够完成发电系统的空载并网运行、实现输出有功功率、无功功率的独立调节。自抗扰控制方案与PI控制方案相比,具有更好的动态响应性能。
【关键词】：风力发电 变换器 双馈发电机 坐标变换 矢量控制 自抗扰控制
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外风力发电的发展状况12-13
• 1.2.1 国外风电发展状况12
• 1.2.2 国内风电发展状况12-13
• 1.3 并网型风力发电机组13-16
• 1.3.1 CSCF风力发电机14
• 1.3.2 VSCF发电机14-16
• 1.4 风电系统的转子励磁变换器及其控制16-17
• 1.4.1 转子励磁变换器主电路拓扑结构分析16-17
• 1.4.2 风力发电系统的控制技术17
• 1.5 本文研究内容17-19
• 第2章 双馈异步风力发电机数学模型19-32
• 2.1 双馈异步发电机的数学模型19-25
• 2.1.1 三相静止坐标系下发电机的数学模型19-22
• 2.1.2 两相同步旋转dq坐标系下的数学模型22-23
• 2.1.3 dq坐标系下发电机的数学模型23-25
• 2.2 双馈异步发电机的能量关系25-26
• 2.3 风力机的运行特性26-28
• 2.3.1 叶尖速比与风能利用系数的关系27
• 2.3.2 风力机的输出功率与转速、风速的关系27-28
• 2.4 基于最大功率给定的风能跟踪控制原理28-30
• 2.5 风力机的模型的建模与仿真30-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第3章 自抗扰控制技术基本原理32-44
• 3.1 引言32-34
• 3.2 ADRC控制器算法34-41
• 3.2.1 跟踪微分器(TD)35-37
• 3.2.2 扩张状态观测器(ESO)37-40
• 3.2.3 非线性误差反馈律(NLSEF)40-41
• 3.3 ADRC的优化41-42
• 3.4 ADRC参数整定42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 网侧变流器控制44-54
• 4.1 电网侧变流器的基本控制原理44-45
• 4.2 电网侧变流器的矢量控制45-47
• 4.3 网侧变流器ADRC改进控制策略47-51
• 4.3.1 电压外环ADRC控制器设计47-49
• 4.3.2 电流内环ADRC控制器设计49-51
• 4.4 仿真分析51-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第5章 双馈风力发电系统柔性并网仿真分析54-72
• 5.1 双馈发电机系统空载并网概述54-55
• 5.2 双馈风力发电机ADRC改进空载并网控制策略55-60
• 5.2.1 发电机空载时ADRC控制器设计55-58
• 5.2.2 双馈风力发电机并网发电ADRC控制器设计58-60
• 5.3 双馈式风力发电系统并网仿真60-63
• 5.4 仿真结果分析63-70
• 5.4.1 ADRC下空载并网仿真结果63-67
• 5.4.2 ADRC下功率调节过程仿真67-69
• 5.4.3 并网运行后两种控制策略的仿真研究69-70
• 5.5 本章小结70-72
• 总结与展望72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-78
• 攻读硕士学位期间发表论文78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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1 赵宇;变速恒频双馈风力发电机励磁电源控制策略研究[D];西南交通大学;2010年

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本文编号：990505