畸變電網(wǎng)下雙饋風(fēng)力發(fā)電機組的優(yōu)化控制策略研究.pdf

1、雙饋感應(yīng)發(fā)電機(doubly fed induction generator，DFIG)由于具有變速恒頻運行模式、功率因數(shù)可控、交流器功率等級小等優(yōu)點，是目前風(fēng)電市場的主流機型。由于DFIG的定子直接連接到電網(wǎng)中，DFIG的運行狀態(tài)很容易受到電網(wǎng)電壓的影響。當(dāng)電網(wǎng)電壓為含有不平衡和諧波分量的畸變狀態(tài)時，會造成并網(wǎng)電流畸變、輸送到電網(wǎng)中的功率波動、電磁轉(zhuǎn)矩脈動、直流母線電壓脈動等問題，不僅惡化了DFIG風(fēng)電機組向電網(wǎng)中輸送的電能質(zhì)量，更威

2、脅了DFIG機組的安全運行。因此，研究在畸變電網(wǎng)下雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化運行策略具有十分重要的現(xiàn)實意義。本文以DFIG機組為研究對象，通過理論分析、控制方案設(shè)計和實驗研究，獲得了如下的一些創(chuàng)新研究成果:
　　1.針對網(wǎng)側(cè)變流器提出了改進的三矢量預(yù)測控制策略。傳統(tǒng)的三矢量預(yù)測功率策略根據(jù)電網(wǎng)電壓矢量的位置選取三個變流器電壓矢量，這會導(dǎo)致在某些區(qū)域內(nèi)所選電壓矢量的預(yù)測時間為負的問題，繼而出現(xiàn)功率和電流波動，惡化了穩(wěn)態(tài)性能。本文所提出的

3、三矢量預(yù)測功率控制策略設(shè)計了兩種改進方法:第一種方法中通過功率誤差選取電網(wǎng)電壓矢量，可以確保所選電壓矢量的預(yù)測時間始終為正;第二種方法依然根據(jù)電網(wǎng)電壓矢量的位置選取變流器電壓矢量，通過優(yōu)化電壓矢量序列的方法，當(dāng)預(yù)測時間為負時自動將變流器端輸出電壓矢量更新為更合適的電壓矢量。兩種方法均可消除功率和電流波動，獲得更好的穩(wěn)態(tài)性能。在此基礎(chǔ)上，研究了不平衡和低次諧波電網(wǎng)下網(wǎng)側(cè)變流器的三矢量預(yù)測功率控制策略和預(yù)測電流控制策略，改善了不平衡和低次諧

4、波電網(wǎng)下的輸出電流質(zhì)量。
　　2.針對機側(cè)交流器提出了預(yù)測定子電流控制策略。不同于傳統(tǒng)的預(yù)測功率控制策略和預(yù)測轉(zhuǎn)子電流控制策略，本文提出的預(yù)測定子電流控制策略直接將定子電流作為被控對象，當(dāng)電網(wǎng)電壓中含有不平衡和諧波分量時仍然可以確保正弦且對稱的定子電流輸出，更適用于畸變電網(wǎng)下DFIG的運行。為了降低傳統(tǒng)預(yù)測控制中的計算復(fù)雜度，本文針對所提出的預(yù)測定子電流控制策略設(shè)計了低復(fù)雜度的控制算法，便于在通用控制芯片中實現(xiàn)預(yù)測控制程序。在并網(wǎng)

5、前，通過本文提出的虛擬定子電流概念，可以在定子端產(chǎn)生和電網(wǎng)電壓一致的定子電壓，實現(xiàn)平滑并網(wǎng)。
　　3.針對同時含有低次和高次諧波分量的廣義諧波電網(wǎng)，在傳統(tǒng)基于SVPWM的直接功率控制（Direct power control，DPC）策略基礎(chǔ)上，提出基于重復(fù)控制調(diào)節(jié)器的控制策略。通過將重復(fù)控制調(diào)節(jié)器對被控量直接閉環(huán)，無需相序分量即可實現(xiàn)抑制定子電流諧波分量、功率平穩(wěn)或轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)的控制目標(biāo)。在同時考慮機側(cè)交流器和網(wǎng)側(cè)交流器時，將機側(cè)交