變速恒頻風力發(fā)電機組建模、仿真及其協(xié)調優(yōu)化控制.pdf

1、風力發(fā)電作為一種清潔的可再生能源利用方式,近年來在世界范圍內獲得了飛速的發(fā)展,其中變速恒頻風力發(fā)電技術以其獨特的優(yōu)勢,成為風電研究領域的主流。本文以國家自然科學基金項目(50677021)-大型變速風力發(fā)電混雜系統(tǒng)全工況優(yōu)化運行控制策略研究”、教育部重點項目(105049)-大型風力發(fā)電機組先進控制相關技術研究和華北電力大學211工程三期重點建設項目-風力發(fā)電物理實驗平臺及軟件仿真機的研制為依托,重點對變速恒頻風力發(fā)電機組的風輪、發(fā)電機

2、、變流器、傳動鏈四大組成部分的建模與控制進行了研究,論文主要內容及研究成果如下:
　　 (1)運用葉素理論、渦流理論修正風速及權系數分配葉素的改進方法,建立了變槳距風力機機理模型,考慮到風剪和塔影效應對風力機模型進行了進一步修正,得到的新風力機模型不僅具有槳葉翼型適應性,而且提高了建模精度,更加符合實際情況。
　　 (2)分析了雙饋風力發(fā)電機的工作原理、等值電路及穩(wěn)態(tài)相量圖。在此基礎上,運用空間矢量理論建立了其空間矢量模

3、型,分析了雙饋風力發(fā)電機不同運行狀態(tài)下定轉子磁動勢空間矢量的相位關系,揭示了其交流勵磁的電磁本質。
　　 (3)詳細分析了變速恒頻雙饋風力發(fā)電機組的運行區(qū)域和控制目標,重點闡述了并網控制、最大風能追蹤控制和變槳距控制的原理及方法。給出了機組的仿真模型,并對其主要工況運行過程進行了仿真研究,得到了相應的運行曲線,為風力發(fā)電軟件仿真機奠定了基礎。
　　 (4)建立了雙饋風力發(fā)電機變流器高頻混雜模型,運用混雜自動機理論對變流器

4、的PWM調制過程進行了分析,得到了狀態(tài)變遷集、不變集等重要集合,為利用混雜系統(tǒng)理論分析電力電子線路提供了新思路。針對網側變流器的控制,提出了一種基于轉子電流空間矢量模值變化率(dAir/dt)的模糊自整定PID改進控制策略,仿真結果表明,該控制策略提高了變流器直流母線電壓的魯棒性。
　　 (5)以最小化穩(wěn)態(tài)工作點附近的波動為優(yōu)化目標,綜合Kalman濾波器、狀態(tài)反饋、最優(yōu)控制等方法,設計了一種基于有效風速觀測器的自適應增益調度L