基于PSCAD的变速恒频双馈风力发电系统建模与控制研究

发布时间：2020-04-08 19:15

【摘要】：风能是重要的可再生能源，，全球风力发电产业和发电技术正快速发展。我国风能资源丰富，风力发电事业也取得了可喜的成绩。变速恒频风力发电技术是当今世界风力发电的主趋势，其成熟技术国内外还在研究当中，特别是大型风力发电机组的变速恒频技术具有重要的研究价值。我国在这项技术方面尚需引进、消化、吸收和自主创新。 本文主要研究变速恒频双馈风力发电系统转子励磁电源控制技术，建立新的控制策略，并进行相关的性能分析。由对变速恒频双馈风力发电系统各数学模型的分析可知，风力机转速允许在较大范围内变化，可以通过控制双馈风力发电机转子励磁电流(或电压)的频率、幅值和相位，使风力发电机的功率特性按风力机最大功率输出特性曲线变化，从而实现在各种风速下发电机与风力机功率特性的最佳匹配，使风力发电系统获得最大风能利用率。本文采用定子电压定向矢量技术，引入滞环电流控制、双变换器协调控制等控制技术，建立新的转子励磁控制策略，简化双馈风力发电机转子励磁控制环节，以提高控制性能，实现变速恒频双馈风力发电系统最大风能追踪以及对发电机有功功率和无功功率的独立控制，满足电网无功补偿的需要，并利用电力专用仿真软件PSCAD对控制策略的性能进行恒风速、变风速和电网故障下的仿真试验。仿真结果表明，在该控制策略下，变速恒频双馈风力发电系统能追踪最大风能，有功功率与无功功率能解耦控制，励磁用双电压源变换器协调控制性能良好，有很好的输入输出特性。
【图文】：

图1.1.1风力发电机组示意图是采集风能的装置，它利用空气动力原理，通过叶片将风能转化为机械能叶片和三叶片两类。它的输出功率主要与风速的大小有关。对一台实际的风能转变为机械输出功率凡的表达式为:凡=0.SPA几嘴(空气密度(坛/m，);扫掠面积(mZ);是作用于风力机的迎面风速(州，);为风能利用系数，一般在0.2刁.5之间，最大为0.593。置衔接风力机和发电机，传递机械能。

第一章绪论目前，世界上大中型风力发电机组采用最多的是异步发电机，既可以孤立运行，网运行。由于它低耗、高可靠性、结构简单尺寸小、坚固耐用、基本上无需维修，为风力及其发电系统的最理想设备。异步发电机作为并网型发电设备的方案可分为两类:恒速恒频发电系统和变速恒统1101。1)恒速恒频风力发电系统及其特点恒速恒频发电系统的系统示意图如图1.1.2所示，不论风速如何变化，系统通过一，保持风力机转速恒定，从而实现发电频率的恒定。这样，叶尖速比不可能总保值，也就不能实现最大风能捕获，风能转换效率也就不高。
【学位授予单位】：河海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM614;TK89

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本文编号：2619728