变速恒频双馈风力发电励磁控制策略研究

发布时间：2020-10-23 15:22

　　 由于传统能源有限而且对环境有污染，目前，可再生新能源的利用越来越受到关注，尤其是风力发电。风力发电技术是近年来发展最快的可再生新能源发电技术。 变速恒频双馈风力发电广泛应用于大容量并网型风力发电系统中，该风电机组的核心技术是基于电力电子和计算机控制技术的励磁控制技术。其中研究热点是双馈发电机的励磁控制策略问题。本文对变速恒频双馈发电机的励磁控制策略进行了一定的理论、仿真与实验研究。 首先在分析双馈发电机基本理论基础上，在同步旋转坐标系(dq0)下，运用定子磁场定向矢量控制的分析方法，建立了基于定子磁场定向矢量控制的双馈发电机功率因数角、有功功率和无功功率数学模型，为控制系统设计与实验研究奠定了理论基础。 其次，由于双馈发电机的输出功率是电机参数、控制参数和运行状态的多元函数，很难采用传统的方法进行分析。而在双馈发电机的有功功率、无功功率和功率因数三个参数中，功率因数是最容易观测的物理量，它不仅反映了有功功率和无功功率的分配，还反映了转子电压的励磁程度。所以在分析不同转子励磁参数对双馈发电机定子功率因数影响的基础上，建立了基于定子功率因数的双馈发电机励磁控制模型。 此外，对双馈发电机的功率因数特性以及转子励磁电压特性进行了一定的仿真研究，并设计了一套基于87C196MC为核心的双馈发电机励磁控制模拟实验系统，在此平台上进行了一定的实验研究。仿真与实验研究结果表明：所建立的基于定子功率因数的双馈发电机励磁控制模型基本上是正确的、可行的，对变速恒频双馈风力发电机组的励磁控制策略研究以及控制系统设计具有一定的参考价值。
【学位单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TM614;TK89
【部分图文】：

2.1双馈发电机组基本结构与原理VSCF双馈风力发电机组主要有:风力机、增速箱、双馈发电机、变流器和微控制器等组成，其结构框图见如图2.1。蘸蘸 蘸 叹叹攀魏.哪物 物 物...花加湘日.曰冷口口麟斑雄干多带舀舀黔黔 黔 辈辈撰爵爵黔孰瓤… iii瀚瀚 瀚 瀚 际际娜挂华绪褪澎，类了一分共派;{提兹辣尹介川川 图2.1变速恒频风力发电系统的结构框图 Fig.2.1Struc饥犷 esehematiediagramofVSCFwindPowergenerationsystem

沈阳工业大学硕士学位论文率因数角之间的关系见图3.6所示。图3.6无功功率与功率因数角的关系(有功功率不变) Fig.3.6RelationshiPbetweenPOwerfactorangleandre叭 ivepower(activePOwerconstant)当双馈发电机向电网输出的有功功率一定，而从输出滞后无功功率改变为输出超前无功功率时，其功率因数角由正值向负值变化，功率因数由感性向容性变化。当然也可以通过转子励磁电流与定转子电压相位角。同理，当双馈发电机输出无功功率恒定而进行有功功率调节时，应满足条件是:l一 cospl==l。- (3.12)i一sin尹l=C (3.13)其中:C为常数。则由式 (3.12)和式 (3.13)两式，有:

则功率因数角为负值，此时功率因数是超前的(容性的)。以上分析，当保持双馈发电机的无功功率不变，而有功功率变化时，有功功率与功率因数角之间的关系见图3.7所示。图3.7有功功率与功率因数角的关系(无功功率不变) Fig.3.7RelationshiPofpowerfaCtorangleto叭 ivePower(reactivePowereons加盯t)当双馈发电机向电网输出的无功功率一定，而输出有功功率逐渐增大的调节过程是:逐渐增加发电机的输出电流1.，而其功率因数角从大逐渐减小。在整个调节过程中，发电机定子电流矢量几的无功分量心，始终保持不变，从而使系统根据风速的变化调节双馈发电机输出的有功功率。
【引证文献】

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本文编号：2853203