雙饋風力發(fā)電變換器的控制技術研究.pdf

1、在能源短缺和環(huán)境污染日益嚴重的今天,風能作為最重要的替代能源之一引起了越來越多的重視,風力發(fā)電技術在世界范圍內(nèi)得到了巨大的發(fā)展。交流勵磁雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)中的變換器僅需處理雙饋發(fā)電機的轉差功率,減小了變換器的額定容量,降低了應用成本。而且這種發(fā)電形式突破了傳統(tǒng)機電系統(tǒng)必須嚴格同步運行的觀念,將機電系統(tǒng)之間的剛性連接轉變?yōu)槿嵝赃B接,使得變速恒頻雙饋風力發(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力發(fā)電變換器系統(tǒng)的控制技術進行

2、了深入的研究。
　　 將PWM變換器與雙饋感應發(fā)電機的內(nèi)部運行機制有機地結合起來,建立了變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學模型,在此模型基礎上系統(tǒng)的研究了雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的非線性因素,為建立雙饋風力發(fā)電的非線性控制策略奠定了基礎。
　　 建立了雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的狀態(tài)方程,采用輸入輸出線性化理論,將雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)進行精確線性化,針對雙饋風力發(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風力發(fā)電實

3、驗平臺上進行了實驗驗證。
　　 系統(tǒng)的分析了三相機端短路狀況下,雙饋感應發(fā)電機定、轉子電流的動態(tài)響應。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式,并在此基礎上研究了轉子側外接Crowbar電路的控制方法,提出了基于正、負序分離的輸入輸出線性化控制策略以實現(xiàn)雙饋風電機組的低電壓穿越。在7.5kW風力發(fā)電實驗平臺上進行了采用Crowbar的低電壓穿越實驗,驗證了Crowbar策略的有效性。建立了正

4、、反向同步旋轉坐標系下雙饋電機模型,將雙饋感應發(fā)電機的正序部分和負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,減小風電機組傳動系統(tǒng)的機械應力,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。
　　 設計建造了一套由虛擬風場、風力機模擬系統(tǒng)、雙饋感應發(fā)電機、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變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的實驗平臺。