并網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)建模及其網(wǎng)絡化控制方法研究.pdf

1、隨著世界環(huán)境危機、能源危機的日益加劇，世界各國對于節(jié)能減排和低碳環(huán)保的大力倡導，作為可再生綠色能源的風能成為世界各國普遍重視的能源，風力發(fā)電技術也成為各國學者競相研究的熱點。
　　風力發(fā)電技術是涉及空氣動力學、自動控制等多學科的交叉研究領域。目前在該領域，研究難點和熱點集中在風電的并網(wǎng)、低電壓穿越、風電先進控制策略及優(yōu)化技術等方面。風力發(fā)電方面技術的進步，必將帶動信息、能源、機械、材料、電力等領域的技術發(fā)展與創(chuàng)新，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效

2、益與社會效益，有效減少環(huán)境污染與碳排放，促進社會的可持續(xù)發(fā)展。并網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)可以更有效地利用風能，將電網(wǎng)結構薄弱卻風能資源豐富區(qū)域的風能轉化為電能輸送到電能需求量大而風能資源貧乏的區(qū)域。本文主要從以下幾個方面對并網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)進行了研究。
　　1.建立了風機的空氣動力學模型?；谌~素動量法對風機的槳葉部分進行空氣動力學建模，通過建立的槳葉空氣動力學模型，從機理上闡述了風機失速控制的原理。根據(jù)風速的統(tǒng)計學數(shù)據(jù)，建立了風速的模型

3、，為風電系統(tǒng)相關部分的設計仿真提供了依據(jù)。建立了風機傳動系統(tǒng)的模型，針對不同的研究重點，分別建立了風機傳動系統(tǒng)的剛性模型與柔性模型。
　　2.建立了風機的電磁學模型。通過對目前廣泛用于并網(wǎng)型風機中的雙饋感應電機進行分析，建立了雙饋感應電機的電壓、磁鏈在三相靜止坐標系和同步旋轉坐標系下的模型。根據(jù)雙饋感應電機的特點，對雙饋感應電機的磁鏈進行定向，簡化了雙饋感應電機的電磁學模型。建立了雙饋感應電機并網(wǎng)接口—雙向PWM變頻器的動態(tài)模型，

4、相對于其他文獻所建立的模型，本文所建立的模型考慮了直流環(huán)節(jié)的動態(tài)特性。
　　3.針對現(xiàn)代風電滲透率逐漸增大，風電在電力系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)方面起著越來越積極作用的特點，創(chuàng)新性地提出將網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)引入現(xiàn)代風電并網(wǎng)運行控制與調(diào)度中，建立了風電并網(wǎng)運行的網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)模型。針對電網(wǎng)需要風電場運行于向下功率調(diào)節(jié)模式以限制風電的注入功率這一運行狀況，設計了針對網(wǎng)絡誘導時延具有時變、不確定、有上界特點的網(wǎng)絡化魯棒控制器，通過求解線性矩陣不等式獲取網(wǎng)

5、絡化魯棒控制器。通過數(shù)值仿真驗證了所設計魯棒控制器的有效性。
　　4.通過對風電并網(wǎng)過程的網(wǎng)絡模型分析，建立了考慮負荷模型在內(nèi)的風電并網(wǎng)模型。從電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的角度出發(fā)，通過對所建立的風電并網(wǎng)模型的分析，指出當風電向電網(wǎng)注入功率在某一范圍內(nèi)時電力系統(tǒng)會產(chǎn)生混沌現(xiàn)象，必須對并網(wǎng)過程中的混沌現(xiàn)象進行抑制。由于風電并網(wǎng)模型具有非線性、強耦合不便于設計控制策略對混沌現(xiàn)象進行抑制和模糊雙曲正切模型具有萬能逼近性的特點，本文創(chuàng)新性地提出利用模