雙饋?zhàn)兯俸泐l風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制策略研究.pdf

1、目前，利用科技手段研究和開發(fā)新的、可再生的、綠色能源已經(jīng)成為擺在全世界面前的重大課題。作為經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力最強(qiáng)的新興能源一風(fēng)電，對(duì)于地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、消除貧困、提供就業(yè)、減少溫室氣體排放和控制大氣污染等諸多方面有著極大的積極意義。本文以交流勵(lì)磁雙饋?zhàn)兯俸泐l風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和其控制技術(shù)為研究對(duì)象，對(duì)其從理論到仿真再到實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了深入的研究。
　　本文對(duì)交流勵(lì)磁雙饋發(fā)電機(jī)的基本理論進(jìn)行研究，并且分析了三電平變換器的結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)，將三電平變換器應(yīng)用于雙

2、饋?zhàn)兯俸泐l風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中。仿真結(jié)果表明，三電平變換器的輸出波形優(yōu)于兩電平變換器并且將三電平變換器用于雙饋?zhàn)兯俸泐l風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的輸出波形質(zhì)量更優(yōu)。
　　分別研究了空載運(yùn)行階段和并網(wǎng)運(yùn)行兩個(gè)階段的機(jī)側(cè)變換器控制策略，并分析了網(wǎng)側(cè)變換器數(shù)學(xué)模型和控制策略。為了克服PI動(dòng)態(tài)解耦性差和對(duì)參數(shù)敏感問(wèn)題，以及加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，將內(nèi)?？刂破饕刖W(wǎng)側(cè)變換器及空載運(yùn)行階段機(jī)側(cè)變換器控制中。設(shè)計(jì)了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)?？刂葡嘟Y(jié)合的控制策略，并將其應(yīng)用于

3、并網(wǎng)后的控制策略中。這種方法結(jié)合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)?？刂频膬?yōu)點(diǎn)，利用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的在線學(xué)習(xí)功能及時(shí)地調(diào)整內(nèi)模控制器中的可調(diào)參數(shù)，從而增強(qiáng)了系統(tǒng)的魯棒性能和自適應(yīng)能力。仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提出的控制策略的正確性和有效性。
　　深入討論了網(wǎng)側(cè)變換器數(shù)學(xué)模型及電網(wǎng)電壓定向矢量控制下的電壓、電流雙閉環(huán)控制策略。網(wǎng)側(cè)變換器采用比例諧振控制，具有控制精度高、算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但其穩(wěn)定性易受到電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載擾動(dòng)影響。本文提出了一種包括電網(wǎng)電壓和轉(zhuǎn)子電流

4、微分信號(hào)的前饋控制策略，通過(guò)電流微分快速調(diào)節(jié)網(wǎng)側(cè)電流以維持系統(tǒng)功率平衡。與傳統(tǒng)的比例諧振控制相比，前饋控制的引入能有效提高系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)波動(dòng)和轉(zhuǎn)子變換器負(fù)載擾動(dòng)的抗干擾能力，加快系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能，仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提控制策略的正確性和有效性。
　　研究了電網(wǎng)電壓在大幅度和小幅度跌落時(shí)的不同低電壓穿越(LVRT)控制策略，仿真結(jié)果表明，采用硬件保護(hù)電路的Crowbar電阻的阻值選取對(duì)于LVRT控制的影響很大。為了進(jìn)一步研究Crowbar電阻，

5、本文提出了基于Crowbar阻值模糊優(yōu)化的雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越策略，模糊優(yōu)化理論應(yīng)用于雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越時(shí)Crowbar阻值設(shè)計(jì)是一種全新的方法。本文從機(jī)組安全約束角度出發(fā)，根據(jù)模糊優(yōu)化機(jī)理及阻值約束關(guān)系，建立Crowbar阻值模糊集隸屬函數(shù)及模糊目標(biāo)函數(shù)。仿真結(jié)果表明優(yōu)化后的Crowbar阻值可以顯著增強(qiáng)雙饋機(jī)組的低電壓穿越能力，有效提高風(fēng)電系統(tǒng)的安全可靠性。
　　在前期搭建的一套15kW變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行