變速恒頻雙饋機(jī)風(fēng)力發(fā)電的若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、在能源枯竭與環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重的今天，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為綠色可再生能源的一個(gè)重要途徑。雙饋電機(jī)變速恒頻(VSCF)發(fā)電是通過對(duì)轉(zhuǎn)子繞阻的控制來實(shí)現(xiàn)的，而轉(zhuǎn)子回路流動(dòng)的功率是由發(fā)電機(jī)運(yùn)行范圍所決定的轉(zhuǎn)差功率，因而可以將發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速設(shè)定在整個(gè)運(yùn)行范圍的中間。如果系統(tǒng)運(yùn)行的轉(zhuǎn)差率范圍為±30％，則最大轉(zhuǎn)差功率僅為發(fā)電機(jī)額定功率的30％，因此交流勵(lì)磁變換器的容量可大大減小，從而降低成本。該變換器如果加上良好的控制策略，則系統(tǒng)運(yùn)行將具有優(yōu)越的

2、穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)運(yùn)行性能，非常適用于風(fēng)能這種隨機(jī)性強(qiáng)的能源形式。本文對(duì)變速恒頻雙饋機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的若干關(guān)鍵技術(shù)，如空載柔性并網(wǎng)、帶載柔性并網(wǎng)、解列控制、最大功率點(diǎn)跟蹤、電網(wǎng)電壓不平衡運(yùn)行、低電壓故障穿越等問題進(jìn)行了深入研究，論文的主要工作如下： 根據(jù)交流勵(lì)磁變速恒頻風(fēng)力發(fā)電的運(yùn)行特點(diǎn)，將電網(wǎng)電壓定向的矢量控制方法應(yīng)用在雙饋發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)發(fā)電控制上。研究了一種基于電網(wǎng)電壓定向的雙饋機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電柔性并網(wǎng)控制策略，在變速條件下實(shí)現(xiàn)無電流

3、沖擊并網(wǎng)和輸出有功、無功功率的解耦控制，建立了交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)柔性并網(wǎng)及穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的控制模型，對(duì)柔性并網(wǎng)及其逆過程的解列分別進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究。 提出了一種以向電網(wǎng)輸送凈電能最多為目標(biāo)的最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略，在不檢測風(fēng)速情況下，能夠自動(dòng)尋找并跟隨最大功率點(diǎn)，且不依賴風(fēng)力機(jī)最佳功率特性曲線，提高了發(fā)電系統(tǒng)的凈輸出能力，具有良好的動(dòng)、靜態(tài)性能。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了本控制策略的正確性和有效性。 對(duì)網(wǎng)側(cè)變換器分別進(jìn)行了幅相控制和

4、直接電流控制策略的研究。結(jié)果表明：幅相控制策略簡單實(shí)用，可以得到正弦波電流，且波形諧波小，實(shí)現(xiàn)了單位功率因數(shù)運(yùn)行，但響應(yīng)速度相對(duì)較慢；而直接電流控制策略具有網(wǎng)側(cè)電流閉環(huán)控制，使網(wǎng)側(cè)電流動(dòng)、靜態(tài)性能得到提高，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的不敏感，增強(qiáng)了電流控制系統(tǒng)的魯棒性，但算法相對(duì)復(fù)雜。 在電網(wǎng)不平衡條件下，如果以傳統(tǒng)的電網(wǎng)電壓平衡控制策略設(shè)計(jì)PWM整流器，會(huì)使系統(tǒng)出現(xiàn)不正常的運(yùn)行狀態(tài)。為了提高三相PWM整流器的運(yùn)行性能，本文對(duì)電網(wǎng)電壓不平衡