用于風(fēng)電并網(wǎng)的柔性直流輸電系統(tǒng)控制策略研究.pdf

1、近些年來(lái)，在各國(guó)風(fēng)能政策的推動(dòng)下，風(fēng)電技術(shù)快速發(fā)展，應(yīng)用市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，使得風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)成為風(fēng)電發(fā)展的主流方式。由于風(fēng)電的間歇性與波動(dòng)性，以及大型風(fēng)電場(chǎng)大多遠(yuǎn)離負(fù)荷中心等特點(diǎn)，使得風(fēng)電場(chǎng)交流輸電并網(wǎng)技術(shù)遇到瓶頸。柔性直流輸電（VSC-HVDC）技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)電并網(wǎng)中，具有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，不僅可以實(shí)現(xiàn)有功功率與無(wú)功功率的解耦控制，而且無(wú)需加裝無(wú)功補(bǔ)償裝置，是實(shí)現(xiàn)大型風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)距離穩(wěn)定并網(wǎng)的有效途徑。但因柔性直流輸電系統(tǒng)高耦合非線性的特點(diǎn)，使得其常

2、規(guī)控制方式難以得到理想控制效果。本文主要針對(duì)用于風(fēng)電并網(wǎng)的柔性直流輸電系統(tǒng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了新的研究探索。
　　論文首先介紹了幾種風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)技術(shù)，同時(shí)闡述了柔性直流輸電的研究現(xiàn)狀等。為了分析風(fēng)電場(chǎng)特性，介紹了風(fēng)力機(jī)模型，重點(diǎn)分析了雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)（DFIG）的數(shù)學(xué)模型以及機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)變換器的矢量控制系統(tǒng)，并在ulinkMatlab/Sim軟件下仿真驗(yàn)證了控制系統(tǒng)模型的有效性。最后根據(jù)本文研究需要，給出了風(fēng)電場(chǎng)的等值建模原則。

3、　　論文第三章建立了柔性直流輸電系統(tǒng)在abc三相靜止坐標(biāo)系和dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的直接電流控制，最后在ulinkMatlab/Sim軟件下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析，證明了模型的正確性。
　　論文針對(duì)用于風(fēng)電并網(wǎng)的VSC-HVDC系統(tǒng)的高耦合非線性特性，以及PI控制器參數(shù)整定難等問(wèn)題，基于第四章的無(wú)源控制理論，提出了兩種非線性無(wú)源控制方法：一種是基于歐拉一拉格朗日（EL）模型的解耦控制，它是根據(jù)系統(tǒng)換

4、流器的能量耗散性，基于狀態(tài)誤差構(gòu)造具有Lyapunov函數(shù)性質(zhì)的能量存儲(chǔ)函數(shù)，通過(guò)注入阻尼以達(dá)到使系統(tǒng)快速準(zhǔn)確地收斂到期望平衡點(diǎn)的目的，最后根據(jù)能量存儲(chǔ)收斂條件設(shè)計(jì)了系統(tǒng)換流器的EL無(wú)源控制器；另一種是基于端口受控耗散哈密頓（PCHD）模型的魯棒控制，通過(guò)構(gòu)造系統(tǒng)的哈密頓函數(shù)，證明其Lyapunov穩(wěn)定性，基于互聯(lián)與阻尼配置（IDA-PB）控制原理，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)換流器的IDA-PB無(wú)源控制器。在上述兩種控制系統(tǒng)中，為實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)有功功率穩(wěn)定