不平衡电网电压下双馈风力发电机的运行控制研究
发布时间：2022-07-07 13:53
随着能源安全问题日益突出,大力发展可再生能源当前主要潮流。风电作为一种清洁环保的可再生能源得到了广泛的关注,但是,大规模风电并入电网之后弱化电网的频率动态特性,容易造成高渗透率风电并网系统的等效惯量缺失和电网频率失稳等问题,为了解决这一问题,众多的学者引入虚拟同步技术,而传统的基于减载运行实现虚拟同步化控制的方式造成了风能的浪费。本文以基于转子动能的双馈风机虚拟同步化控制为研究目标,同时对不平衡电网电压下的双馈风机虚拟同步化控制（DFIG-VSG）进行改进,主要研究内容如下首先,分别在三相静止坐标系和两相dq旋转坐标系下推导了双馈风力发电机的数学模型,分析了双馈风电机组机侧和网侧变流器的控制目标,建立了基于矢量控制的网侧变流器和基于功率解耦矢量控制的转子侧变流器控制框图,为后续双馈风机虚拟同步化控制研究奠定基础。然后,分析了双馈风机的有功控制方法,并基于此分别建立了基于转子动能控制的电流控制型和电压控制型的双馈风机虚拟同步控制策略。其中电流控制型DFIG-VSG控制策略是将附加惯量与传统功率解耦电流环控制和转子电流模型预测控制相结合,实现惯性响应的目的;电压控制型DFIG-VSG控制策...
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 风力发电技术概述
1.1.2 双馈风力发电系统面临的问题
1.2 双馈风力发电机控制策略研究现状
1.2.1 平衡工况下双馈风力发电机控制策略研究
1.2.2 不平衡工况下双馈风力发电机控制策略研究
1.3 虚拟同步控制策略在风电中的研究现状
1.3.1 平衡工况下双馈风力发电机虚拟控制策略研究
1.3.2 不平衡工况下双馈风力发电机虚拟控制策略研究
1.4 本文研究的主要内容
第2章 双馈风力发电运行控制的理论基础
2.1 双馈异步风力发电系统结构及运行原理
2.1.1 双馈风力发电系统结构
2.1.2 双馈风力发电机的运行状态
2.2 双馈风力发电机的数学模型
2.2.1 三相静止坐标下的双馈风力发电机的数学模型
2.2.2 dq坐标下的双馈风力发电机的数学模型
2.2.3 双馈风力发电机网侧变换器的数学模型
2.3 双馈发电机的变流器控制
2.3.1 网侧变流器的控制
2.3.2 转子侧变流器的控制
2.4 本章小结
第3章 双馈风力发电机的虚拟同步控制策略
3.1 最大功率点跟踪控制
3.2 电流控制型双馈发电机虚拟同步控制
3.2.1 虚拟惯量控制原理
3.2.2 基于功率解耦电流内环控制策略
3.2.3 基于电流模型预测内环控制
3.2.4 基于电流控制型虚拟同步控制仿真
3.3 电压控制型双馈发电机虚拟同步控制
3.3.1 电压电流双闭环控制
3.3.2 虚拟同步控制的功率外环控制模型
3.3.3 预同步控制策略
3.3.4 电压控制型虚拟同步控制仿真
3.4 本章小结
第4章 不对称故障下的DFIG系统VSG控制策略
4.1 不平衡电网电压下的基本问题
4.1.1 电网电压不平衡的危害
4.1.2 双馈风力发电机处于电网电压不对称状态时运行特性分析
4.2 电流分量正负序分离的实现
4.3 基于虚拟同步控制策略的正序电流补偿
4.3.1 基于VSG策略的有功功率稳定电流补偿
4.3.2 基于VSG策略的无功功率稳定电流补偿
4.4 不平衡电网电压下虚拟同步控制结构
4.5 基于VSG策略的综合电流补偿
4.6 仿真结果
4.6.1 正序电流补偿验证
4.6.2 综合电流补偿验证
4.7 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]非理想电网下双馈风力发电系统运行技术综述[J]. 王涛,诸自强,年珩. 电工技术学报. 2020(03)
[2]双馈风电系统网侧变流器控制策略研究[J]. 张宇森,田涛,蒲家蓉. 电子技术与软件工程. 2020(01)
[3]变速恒频风力发电关键技术研究[J]. 徐远攀. 科技风. 2019(34)
[4]不平衡电压下并网逆变器的控制策略研究[J]. 李冬辉,田兰叶,姚乐乐,董娜. 太阳能学报. 2019(09)
[5]不平衡电网电压下双馈发电机多目标模型预测控制[J]. 谢震,牛立凡,张兴,杨淑英. 中国电机工程学报. 2019(13)
[6]不平衡电网电压下双馈风力发电机高阶滑模控制方法[J]. 张海燕,王杰. 电机与控制学报. 2019(04)
[7]基于虚拟同步机的并网逆变器不平衡电压灵活补偿策略[J]. 年珩,教煐宗,孙丹. 电力系统自动化. 2019(03)
[8]不平衡电压下双馈风力发电机转子侧PIR控制[J]. 付敏,刘乐,王彦美,盖凯凯. 电力系统及其自动化学报. 2018(09)
[9]适用于电网不对称故障的双馈风力发电机虚拟同步控制策略[J]. 程雪坤,孙旭东,柴建云,刘辉,宋鹏. 电力系统自动化. 2018(09)
[10]含虚拟惯量的电力系统频率响应特性定量分析方法[J]. 黄林彬,辛焕海,黄伟,杨欢,汪震. 电力系统自动化. 2018(08)
博士论文
[1]双馈风力发电系统友好并网运行控制策略研究[D]. 王霄鹤.浙江大学 2019
[2]分布式虚拟同步发电机非理想环境适应性分析及优化控制研究[D]. 胡海林.南昌大学 2018
[3]虚拟同步发电机（VSG）广义惯性与无功均分控制策略研究[D]. 徐海珍.合肥工业大学 2017
[4]分布式电源的虚拟同步发电机控制技术研究[D]. 孟建辉.华北电力大学 2015
[5]变速恒频风力发电系统运行与控制研究[D]. 刘其辉.浙江大学 2005
硕士论文
[1]永磁风力发电机组网侧功率控制技术研究[D]. 芦彦东.沈阳工业大学 2019
[2]应用于风电并网的VSC-HVDC输电系统控制策略研究[D]. 李杨曼.哈尔滨工业大学 2019
[3]具有惯性特征的双馈风力发电机非理想电网条件下控制策略研究[D]. 蒋天龙.浙江大学 2019
[4]不平衡电网电压下双馈风电机组的动态稳定性研究[D]. 马丽军.上海电机学院 2018
[5]双馈风力发电系统的虚拟同步发电机控制策略研究[D]. 孟浩.合肥工业大学 2018
[6]基于虚拟同步发电机的微电网逆变器控制策略研究[D]. 曹元峥.合肥工业大学 2017
[7]含虚拟惯量控制的双馈风电机组接入对系统小干扰稳定性的影响分析[D]. 李益楠.华北电力大学(北京) 2016
本文编号：3656538
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 风力发电技术概述
1.1.2 双馈风力发电系统面临的问题
1.2 双馈风力发电机控制策略研究现状
1.2.1 平衡工况下双馈风力发电机控制策略研究
1.2.2 不平衡工况下双馈风力发电机控制策略研究
1.3 虚拟同步控制策略在风电中的研究现状
1.3.1 平衡工况下双馈风力发电机虚拟控制策略研究
1.3.2 不平衡工况下双馈风力发电机虚拟控制策略研究
1.4 本文研究的主要内容
第2章 双馈风力发电运行控制的理论基础
2.1 双馈异步风力发电系统结构及运行原理
2.1.1 双馈风力发电系统结构
2.1.2 双馈风力发电机的运行状态
2.2 双馈风力发电机的数学模型
2.2.1 三相静止坐标下的双馈风力发电机的数学模型
2.2.2 dq坐标下的双馈风力发电机的数学模型
2.2.3 双馈风力发电机网侧变换器的数学模型
2.3 双馈发电机的变流器控制
2.3.1 网侧变流器的控制
2.3.2 转子侧变流器的控制
2.4 本章小结
第3章 双馈风力发电机的虚拟同步控制策略
3.1 最大功率点跟踪控制
3.2 电流控制型双馈发电机虚拟同步控制
3.2.1 虚拟惯量控制原理
3.2.2 基于功率解耦电流内环控制策略
3.2.3 基于电流模型预测内环控制
3.2.4 基于电流控制型虚拟同步控制仿真
3.3 电压控制型双馈发电机虚拟同步控制
3.3.1 电压电流双闭环控制
3.3.2 虚拟同步控制的功率外环控制模型
3.3.3 预同步控制策略
3.3.4 电压控制型虚拟同步控制仿真
3.4 本章小结
第4章 不对称故障下的DFIG系统VSG控制策略
4.1 不平衡电网电压下的基本问题
4.1.1 电网电压不平衡的危害
4.1.2 双馈风力发电机处于电网电压不对称状态时运行特性分析
4.2 电流分量正负序分离的实现
4.3 基于虚拟同步控制策略的正序电流补偿
4.3.1 基于VSG策略的有功功率稳定电流补偿
4.3.2 基于VSG策略的无功功率稳定电流补偿
4.4 不平衡电网电压下虚拟同步控制结构
4.5 基于VSG策略的综合电流补偿
4.6 仿真结果
4.6.1 正序电流补偿验证
4.6.2 综合电流补偿验证
4.7 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]非理想电网下双馈风力发电系统运行技术综述[J]. 王涛,诸自强,年珩. 电工技术学报. 2020(03)
[2]双馈风电系统网侧变流器控制策略研究[J]. 张宇森,田涛,蒲家蓉. 电子技术与软件工程. 2020(01)
[3]变速恒频风力发电关键技术研究[J]. 徐远攀. 科技风. 2019(34)
[4]不平衡电压下并网逆变器的控制策略研究[J]. 李冬辉,田兰叶,姚乐乐,董娜. 太阳能学报. 2019(09)
[5]不平衡电网电压下双馈发电机多目标模型预测控制[J]. 谢震,牛立凡,张兴,杨淑英. 中国电机工程学报. 2019(13)
[6]不平衡电网电压下双馈风力发电机高阶滑模控制方法[J]. 张海燕,王杰. 电机与控制学报. 2019(04)
[7]基于虚拟同步机的并网逆变器不平衡电压灵活补偿策略[J]. 年珩,教煐宗,孙丹. 电力系统自动化. 2019(03)
[8]不平衡电压下双馈风力发电机转子侧PIR控制[J]. 付敏,刘乐,王彦美,盖凯凯. 电力系统及其自动化学报. 2018(09)
[9]适用于电网不对称故障的双馈风力发电机虚拟同步控制策略[J]. 程雪坤,孙旭东,柴建云,刘辉,宋鹏. 电力系统自动化. 2018(09)
[10]含虚拟惯量的电力系统频率响应特性定量分析方法[J]. 黄林彬,辛焕海,黄伟,杨欢,汪震. 电力系统自动化. 2018(08)
博士论文
[1]双馈风力发电系统友好并网运行控制策略研究[D]. 王霄鹤.浙江大学 2019
[2]分布式虚拟同步发电机非理想环境适应性分析及优化控制研究[D]. 胡海林.南昌大学 2018
[3]虚拟同步发电机（VSG）广义惯性与无功均分控制策略研究[D]. 徐海珍.合肥工业大学 2017
[4]分布式电源的虚拟同步发电机控制技术研究[D]. 孟建辉.华北电力大学 2015
[5]变速恒频风力发电系统运行与控制研究[D]. 刘其辉.浙江大学 2005
硕士论文
[1]永磁风力发电机组网侧功率控制技术研究[D]. 芦彦东.沈阳工业大学 2019
[2]应用于风电并网的VSC-HVDC输电系统控制策略研究[D]. 李杨曼.哈尔滨工业大学 2019
[3]具有惯性特征的双馈风力发电机非理想电网条件下控制策略研究[D]. 蒋天龙.浙江大学 2019
[4]不平衡电网电压下双馈风电机组的动态稳定性研究[D]. 马丽军.上海电机学院 2018
[5]双馈风力发电系统的虚拟同步发电机控制策略研究[D]. 孟浩.合肥工业大学 2018
[6]基于虚拟同步发电机的微电网逆变器控制策略研究[D]. 曹元峥.合肥工业大学 2017
[7]含虚拟惯量控制的双馈风电机组接入对系统小干扰稳定性的影响分析[D]. 李益楠.华北电力大学(北京) 2016
本文编号：3656538
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/3656538.html
