雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)變流器控制的相關(guān)研究.pdf

1、隨著新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，雙饋發(fā)電系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于大功率風力發(fā)電中。研究雙饋型風力發(fā)電系統(tǒng)的工作原理及存在的問題對于新能源的利用有重要意義。
　　雙饋電機定、轉(zhuǎn)子與各自所連接的電源均有有功功率和無功功率的交換，其機電能量轉(zhuǎn)換過程中功率關(guān)系復雜。本文對轉(zhuǎn)子電路頻率符號的問題和無功功率特性進行了研究，指出了超同步運行轉(zhuǎn)子頻率取負值的必要性和物理意義，指出應(yīng)用雙饋電機等效電路計算轉(zhuǎn)子無功功率時出現(xiàn)的“無功功率變性”現(xiàn)象；對雙饋電機等效電路進

2、行了與物理部分一一對應(yīng)的劃分，明確了其中代表轉(zhuǎn)軸作用的等效元件并將其消耗的無功功率定義為機械無功功率，在此基礎(chǔ)上解釋了能量轉(zhuǎn)換過程中無功功率的流動特點和守恒特性；避開復雜而不直觀的表達式，采用四維圖的形式直觀地表現(xiàn)了雙饋電機在整個三維工作區(qū)間的運行特性。
　　雙饋電機能量轉(zhuǎn)換過程由連接在轉(zhuǎn)子和電網(wǎng)之間的背靠背變流器來控制。本文建立了雙饋電機數(shù)學模型和網(wǎng)側(cè)變流器數(shù)學模型，分別構(gòu)建了網(wǎng)側(cè)變流器電壓定向矢量控制策略和機側(cè)變流器定子磁鏈定

3、向矢量控制策略，實現(xiàn)了背靠背變流器的有功功率和無功功率解耦控制；分析對比了雙饋電機并網(wǎng)前后數(shù)學模型，指出并網(wǎng)前后耦合項和電流調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置的差異；說明了忽略并網(wǎng)前后數(shù)學模型變化對雙饋電機轉(zhuǎn)矩動態(tài)性能設(shè)計和調(diào)試帶來的不利影響；構(gòu)建了帶電壓閉環(huán)的雙饋電機并網(wǎng)控制策略，在該策略中耦合項和電流調(diào)節(jié)器參數(shù)并網(wǎng)前后保持不變，從并網(wǎng)前后差異的角度對該控制策略進行了分析和實驗研究。
　　在定子磁鏈定向的雙饋風力發(fā)電控制系統(tǒng)中，定子磁鏈準確與否直接

4、關(guān)系到雙饋電機有功功率和無功功率能否被準確控制。在電網(wǎng)電壓跌落期間，定子磁鏈中出現(xiàn)直流分量和負序分量，且磁路出現(xiàn)非線性現(xiàn)象，此時就對定子磁鏈檢測方法提出了更為苛刻的要求。本文對定子磁鏈檢測的直接計算法和閉環(huán)計算法的原理進行了分析，著重研究了各種方法在低電壓穿越期間的動態(tài)性能。對不同方法應(yīng)用于低電壓穿越控制時，系統(tǒng)的低電壓穿越能力進行了實驗研究和結(jié)果分析，為LVRT控制中定子磁鏈檢測方法的選取提供了依據(jù)。
　　轉(zhuǎn)子位置的準確獲得是雙

5、饋電機矢量控制的必要條件。本文分別研究了有位置傳感器和無位置傳感器兩種情況下轉(zhuǎn)子位置檢測方法。對于有位置傳感器的情況，提出了同步旋轉(zhuǎn)坐標系中編碼器安裝位置的直接計算法，避免了對并網(wǎng)前含有大量高頻分量的定子電壓相位的檢測，減小了編碼器安裝位置檢測運算量。在無位置編碼器的情況下，控制系統(tǒng)需采用無位置算法先計算出轉(zhuǎn)子位置，然后才能實施矢量控制。本文分析了無位置編碼器運行的開環(huán)算法和閉環(huán)算法，著重研究了基于定子磁鏈和轉(zhuǎn)子電流的模型參考自適應(yīng)算法