雙饋風(fēng)力發(fā)電變換器的控制技術(shù)研究.pdf

1、在能源短缺和環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天,風(fēng)能作為最重要的替代能源之一引起了越來越多的重視,風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了巨大的發(fā)展。交流勵磁雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的變換器僅需處理雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差功率,減小了變換器的額定容量,降低了應(yīng)用成本。而且這種發(fā)電形式突破了傳統(tǒng)機(jī)電系統(tǒng)必須嚴(yán)格同步運行的觀念,將機(jī)電系統(tǒng)之間的剛性連接轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝赃B接,使得變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電成為國內(nèi)外研究的熱點。本文主要針對變速恒頻交流勵磁雙饋風(fēng)力發(fā)電變換器系統(tǒng)的控制技術(shù)進(jìn)行

2、了深入的研究。
　　 將PWM變換器與雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的內(nèi)部運行機(jī)制有機(jī)地結(jié)合起來,建立了變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,在此模型基礎(chǔ)上系統(tǒng)的研究了雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的非線性因素,為建立雙饋風(fēng)力發(fā)電的非線性控制策略奠定了基礎(chǔ)。
　　 建立了雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的狀態(tài)方程,采用輸入輸出線性化理論,將雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行精確線性化,針對雙饋風(fēng)力發(fā)電不同的運行狀態(tài),提出了基于輸入輸出線性化的功率解耦控制策略。在7.5kW風(fēng)力發(fā)電實

3、驗平臺上進(jìn)行了實驗驗證。
　　 系統(tǒng)的分析了三相機(jī)端短路狀況下,雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子電流的動態(tài)響應(yīng)。提出了一種利用疊加原理和矢量分析求解短路電流的方法,得到了短路電流的解析表達(dá)式,并在此基礎(chǔ)上研究了轉(zhuǎn)子側(cè)外接Crowbar電路的控制方法,提出了基于正、負(fù)序分離的輸入輸出線性化控制策略以實現(xiàn)雙饋風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越。在7.5kW風(fēng)力發(fā)電實驗平臺上進(jìn)行了采用Crowbar的低電壓穿越實驗,驗證了Crowbar策略的有效性。建立了正

4、、反向同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下雙饋電機(jī)模型,將雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的正序部分和負(fù)序部分分別使用輸入輸出線性化解耦控制,以實現(xiàn)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的不脫網(wǎng)運行,并且消除功率的波動,減小風(fēng)電機(jī)組傳動系統(tǒng)的機(jī)械應(yīng)力,降低直流母線電壓的紋波含量以及發(fā)出無功功率提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。
　　 設(shè)計建造了一套由虛擬風(fēng)場、風(fēng)力機(jī)模擬系統(tǒng)、雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)、主控制器、虛擬儀器以及變換器系統(tǒng)和低電壓穿越單元等組成的完整的7.5 kW變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的實驗平臺。