前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組無(wú)刷勵(lì)磁控制研究.pdf

1、風(fēng)能被廣泛應(yīng)用于發(fā)電領(lǐng)域。我國(guó)風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)容量正在逐年增加，大容量風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行必然會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。目前，對(duì)風(fēng)電機(jī)組的研究主要圍繞著直驅(qū)永磁機(jī)組和雙饋機(jī)組。前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組采用同步發(fā)電機(jī)直接并網(wǎng)，具有獨(dú)立的無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)，保證了發(fā)電機(jī)輸出電壓的穩(wěn)定，提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量。勵(lì)磁控制系統(tǒng)的性能直接影響著風(fēng)電機(jī)組以及電力系統(tǒng)的運(yùn)行。因此，針對(duì)前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組的無(wú)刷勵(lì)磁控制進(jìn)行研究，能夠積極推動(dòng)我國(guó)風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展。<

2、br>　　本文在闡述了前端調(diào)速式風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)組成、運(yùn)行原理的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)同步發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行研究。在理想條件下，分別建立三相坐標(biāo)和兩相坐標(biāo)下的同步發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型。對(duì)無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行研究，建立無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。針對(duì)直接并網(wǎng)型同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)非線性、時(shí)變性及風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況多變等特點(diǎn)，采用了一種基于粒子群優(yōu)化的同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的變論域模糊PID控制方法，實(shí)現(xiàn)了同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)在全工

3、況下的自適應(yīng)控制，提高了發(fā)電機(jī)端電壓的調(diào)節(jié)精度和運(yùn)行的穩(wěn)定性。仿真結(jié)果表明，基于粒子群優(yōu)化的變論域模糊PID控制在動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能上優(yōu)于PID控制，驗(yàn)證了該方法的正確性。由于無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)中的交流勵(lì)磁機(jī)是一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，較大時(shí)間常數(shù)會(huì)對(duì)控制產(chǎn)生時(shí)滯影響，針對(duì)這一問(wèn)題，本文采用一種灰色預(yù)測(cè)模糊PID勵(lì)磁控制方法，提高了控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)快速勵(lì)磁。通過(guò)發(fā)電機(jī)的派克方程建立GM(1,1)預(yù)測(cè)模型，采集發(fā)電機(jī)端的輸出電壓作為GM(1,1)預(yù)

4、測(cè)模型的輸入，預(yù)測(cè)出發(fā)電機(jī)電壓的變化趨勢(shì)。實(shí)現(xiàn)提前預(yù)測(cè)，超前控制。仿真結(jié)果表明，基于灰色預(yù)測(cè)模糊PID勵(lì)磁控制在超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間上優(yōu)于變論域模糊PID控制，驗(yàn)證了該方法的有效性。針對(duì)電網(wǎng)故障條件下可能導(dǎo)致同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子失步，甚至引起電力系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩的問(wèn)題，本文在單勵(lì)磁調(diào)節(jié)作用的基礎(chǔ)上，增加雙模糊PSS(Power System Stabilizer,電力系統(tǒng)穩(wěn)定器)作為附加勵(lì)磁控制，并對(duì)復(fù)合勵(lì)磁控制進(jìn)行仿真研究，分析三相短路故障情況