離網型雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)控制策略研究.pdf

1、隨著全球能源短缺以及傳統(tǒng)能源發(fā)電帶來的環(huán)境問題日益突出，風力發(fā)電因其較成熟的開發(fā)技術以及商業(yè)化潛能得到快速的發(fā)展，其中，交流勵磁雙饋發(fā)電機已成為風電系統(tǒng)的主流。目前，并網型雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的技術研究已基本成熟，但其無法解決電網無法覆蓋地區(qū)的供電問題。離網型風力發(fā)電系統(tǒng)在脫離大電網支撐的情況下可以單獨運行，且滿足周邊偏遠地區(qū)的供電需求，對改善環(huán)境、緩解電力供應緊張狀況等有著重要意義。本文以離網型雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)為研究對象，詳細研究離網型風

2、力發(fā)電中的不平衡負載、非線性負載以及儲能控制等問題，并在此基礎上，就離網型雙饋風力發(fā)電機的并聯(lián)運行提出了有效的控制方案。論文的研究內容可概括如下:
　　(1)在建立了離網型雙饋風力發(fā)電機數(shù)學模型的基礎上，給出了不同發(fā)電模式下雙饋風力發(fā)電機的功率傳輸特性;基于雙PWM變換器中間直流電容的解耦作用，提出了平衡負載下定、轉子側變換器的矢量控制策略及離網型雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的控制方案。仿真和實驗結果驗證了所提策略的有效性。
　　(2)

3、針對不平衡負載對離網型雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)定子側有、無功功率和電磁轉矩產生二倍頻率波動的問題，提出了一種定、轉子側變換器的解耦控制策略，分別對定子側變換器采用基于三相四橋臂變換器拓撲的矢量控制策略來補償不平衡定子電流，為負載的零序、負序電流提供物理通道以消除電磁轉矩的脈動影響;為保證負載獲得期望的供電電壓，對轉子側變換器采用直接定子電壓控制方案，設計了一種擴張狀態(tài)觀測器以實時估計轉子電流環(huán)的擾動，改善了系統(tǒng)的動態(tài)響應及魯棒性。仿真和實驗結果

4、驗證了所提出策略的可行性和有效性。
　　(3)針對非線性負載給離網型雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)產生輸出電壓諧波的問題，提出了一種通過控制轉子側變換器使雙饋系統(tǒng)具備有源濾波器功能的策略，抑制輸出電壓諧波。針對該方法在抑制輸出電壓諧波的同時帶來了定子電流諧波增加的問題，提出了一種改進控制策略，利用轉子側變換器控制定子側提供正弦電壓的同時，抑制輸出電壓諧波及定子側諧波電流的增加。仿真結果驗證了所提出控制策略的可行性和有效性。
　　(4)針對

5、風能因隨機性、間歇性所帶來的輸出功率波動、輸出電壓閃變等問題，提出了一種儲能元件接入中間直流環(huán)節(jié)的雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)可行拓撲結構，提出了定子側變換器控制定子電壓、轉子側變換器控制最大風能追蹤以及定子側變換器控制中間直流電壓、轉子側變換器控制定子電壓而儲能變換器實現(xiàn)最大風能追蹤的兩種新型控制策略。仿真和實驗結果證明了所提出策略的正確性和有效性。
　　(5)為彌補單臺發(fā)電機在負載多、電量需求大時無法滿足供電需求的局限性，提出了一種基于下