不平衡電壓下雙饋風(fēng)電系統(tǒng)諧振控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著風(fēng)電裝機(jī)容量的不斷增加及其在電力系統(tǒng)中比重的加大，各國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行商開始出臺(tái)相應(yīng)的風(fēng)電并網(wǎng)指導(dǎo)規(guī)范，對(duì)風(fēng)電機(jī)組的電壓適應(yīng)運(yùn)行能力做出了明確的技術(shù)規(guī)定。然而，受限于我國(guó)的風(fēng)電場(chǎng)集中區(qū)域與負(fù)荷中心區(qū)域處于不均衡分布狀態(tài)，風(fēng)電機(jī)組接入的配電網(wǎng)多呈現(xiàn)電壓不平衡性。因此，在我國(guó)頒布的《風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》中，要求風(fēng)電機(jī)組應(yīng)具有不平衡電壓適應(yīng)運(yùn)行能力。因此，開展不平衡電網(wǎng)故障下并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行控制研究，就具有十分重要的理論研究和實(shí)際應(yīng)用價(jià)

2、值。
　　目前，并網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)主要分為雙饋與直驅(qū)兩種主要類型，而直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)由于采用全功率變流器與電網(wǎng)相聯(lián)，其對(duì)不平衡電壓環(huán)境適應(yīng)運(yùn)行能力要優(yōu)于雙饋風(fēng)電系統(tǒng)。因此，本論文以更易受不平衡電壓影響的雙饋風(fēng)電機(jī)組為研究對(duì)象，以不平衡電壓下雙饋風(fēng)電系統(tǒng)(doubly fed induction generator, DFIG)的運(yùn)行與控制能力為研究主題，以理論分析、仿真研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為研究手段，系統(tǒng)、深入地研究雙饋風(fēng)電機(jī)組的控制技術(shù)。

3、>　　本論文的主要研究?jī)?nèi)容以及成果可概括為:
　　1.提出了不平衡電壓下DFIG系統(tǒng)的機(jī)側(cè)、網(wǎng)側(cè)變流器的二階廣義積分器((second-order generalized integrator, SOGI)諧振矢量控制技術(shù)。該項(xiàng)方案從協(xié)同DFIG系統(tǒng)的機(jī)側(cè)、網(wǎng)側(cè)變流器控制效果角度出發(fā)，在確保雙饋發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)的同時(shí)，消除DFIG系統(tǒng)的三相輸出的負(fù)序電流。同時(shí)，在不平衡電壓下，所提出的的SOGI諧振控制技術(shù)無(wú)需對(duì)的正、負(fù)序電流和

4、電壓進(jìn)行分離提取，避免了繁瑣復(fù)雜的負(fù)序指令計(jì)算，顯著地簡(jiǎn)化了控制方案的實(shí)施流程。最后，利用仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證了所提出的SOGI諧振矢量控制技術(shù)的有效性以及DFIG系統(tǒng)協(xié)同控制的可行性。
　　2.提出了不平衡電壓下DFIG系統(tǒng)的網(wǎng)側(cè)變流器降階廣義積分器(reduced-order generalized integrator, ROGI)諧振矢量控制技術(shù)。這項(xiàng)控制技以ROGI諧振控制器的頻率和極性的選擇能力為基礎(chǔ)，以消除不平衡電壓

5、下DFIG系統(tǒng)輸出有功、無(wú)功功率的二倍頻脈動(dòng)為目標(biāo)，避免了網(wǎng)側(cè)變流器非預(yù)期諧波電流（正序三次諧波電流）的注入，并且無(wú)需正、負(fù)序電流和電壓的分離提取與復(fù)雜繁瑣的負(fù)序電流指令配置。最后，通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證了所提出的ROGI諧振矢量控制技術(shù)的有效性。
　　3.提出了不平衡電壓下DFIG系統(tǒng)的機(jī)側(cè)變流器ROGI諧振直接功率控制技術(shù)。該項(xiàng)控制技術(shù)直接對(duì)雙饋發(fā)電機(jī)輸出有功、無(wú)功功率進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，避免了正、負(fù)序電壓和電流的提取以及二倍頻功

6、率指令的計(jì)算。因此，這項(xiàng)控制技術(shù)無(wú)需電流和電壓的正、負(fù)序分離，并降低了控制系統(tǒng)對(duì)雙饋發(fā)電機(jī)參數(shù)的依賴性，同時(shí)由于ROGI諧振控制器的頻率和極性選擇能力，避免了DFIG輸出正序三次諧波，確保高正弦度電流輸出品質(zhì)。最后，通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證了所提出的ROGI諧振直接功率控制的有效性。
　　4.研發(fā)了一套基于背靠背兩電平電壓源變流器的小容量DFIG實(shí)驗(yàn)樣機(jī)與測(cè)試平臺(tái)，并且詳細(xì)地闡述了小容量DFIG實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的基本電路拓?fù)湟约败洝⒂布Y(jié)