適應(yīng)畸變電網(wǎng)的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制策略研究.pdf

1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量不斷擴(kuò)大，使得風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的輸出電能質(zhì)量和并網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠性受到越來(lái)越多的關(guān)注。我國(guó)的大型風(fēng)電場(chǎng)大多安裝在大電網(wǎng)的末端，所接入環(huán)境為弱電網(wǎng)環(huán)境，常存在電壓不平衡、諧波畸變等非理想狀況。為維持電網(wǎng)可靠性和穩(wěn)定性、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行安全性，我國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)《風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》和《風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》均要求在電網(wǎng)不平衡及諧波畸變下，接入電網(wǎng)的風(fēng)電系統(tǒng)能持續(xù)不脫網(wǎng)運(yùn)行，且輸出電能質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。考慮我國(guó)實(shí)際情

2、況，本文對(duì)應(yīng)用最為廣泛的雙饋異步感應(yīng)(doubly fedinduction generator, DFIG)風(fēng)電機(jī)組在不平衡及諧波畸變電網(wǎng)下的增強(qiáng)運(yùn)行控制展開(kāi)研究。論文的研究重點(diǎn)為:1）諧波畸變電網(wǎng)下DFIG風(fēng)電系統(tǒng)矢量控制性能評(píng)估及改進(jìn)矢量控制方案;2）不平衡及諧波畸變電網(wǎng)下DFIG風(fēng)電系統(tǒng)積分滑?？刂菩阅茉u(píng)估及諧振滑模控制方案。主要研究?jī)?nèi)容和貢獻(xiàn)有:
　　1)建立了諧波畸變電網(wǎng)下DFIG風(fēng)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，描述了該電網(wǎng)條件下

3、DFIG風(fēng)電系統(tǒng)的電流、功率、轉(zhuǎn)矩等。分析了該電網(wǎng)下，傳統(tǒng)矢量控制中濾波器參數(shù)及控制器參數(shù)對(duì)機(jī)側(cè)變流器(rotor side converter, RSC)和網(wǎng)側(cè)變流器(gridside converter, GSC)諧波抑制能力的影響，證明了DFIG風(fēng)電系統(tǒng)傳統(tǒng)矢量控制在諧波畸變電網(wǎng)下的局限性，并通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　2)提出了諧波畸變電網(wǎng)條件下包括GSC和RSC的DFIG風(fēng)電系統(tǒng)的改進(jìn)矢量控制策略。針對(duì)GSC，提出了

4、基于比例-積分-諧振(proportional integral resonant，PIR)電流控制器的改進(jìn)矢量控制方案，實(shí)現(xiàn)輸出電流正弦或輸出有功功率和無(wú)功功率平穩(wěn)無(wú)脈動(dòng)兩個(gè)輔助控制目標(biāo)。針對(duì)RSC，提出基于定子電流諧振閉環(huán)的改進(jìn)矢量控制策略，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子電流正弦、定子電流正弦、消除定子有功功率和無(wú)功功率脈動(dòng)、消除電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩和定子無(wú)功功率脈動(dòng)等4個(gè)輔助控制目標(biāo)。進(jìn)而提出基于改進(jìn)矢量控制的DFIG風(fēng)電系統(tǒng)協(xié)同控制方案，實(shí)現(xiàn)DFIG電磁轉(zhuǎn)矩

5、平穩(wěn)、系統(tǒng)輸出電流正弦或者系統(tǒng)輸出功率平穩(wěn)2個(gè)輔助控制目標(biāo)。針對(duì)以上所提控制策略，進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　3)為了增強(qiáng)模型參數(shù)變化下DFIG風(fēng)電系統(tǒng)的魯棒性，分別設(shè)計(jì)GSC和RSC的積分滑?？刂品桨?，并給出控制參數(shù)選取原則。然后對(duì)不平衡及諧波電網(wǎng)下積分滑模控制性能進(jìn)行評(píng)估，證明了積分滑?？刂圃诓黄胶饧爸C波畸變電網(wǎng)下無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差控制。最后，通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　4)為消除積分滑?？刂圃诓黄胶饧爸C波電網(wǎng)下的跟蹤誤