不平衡電壓下雙饋風電系統(tǒng)諧振控制技術(shù)研究.pdf

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

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

3、>　　本論文的主要研究內(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)。該項方案從協(xié)同DFIG系統(tǒng)的機側(cè)、網(wǎng)側(cè)變流器控制效果角度出發(fā)，在確保雙饋發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)的同時，消除DFIG系統(tǒng)的三相輸出的負序電流。同時，在不平衡電壓下，所提出的的SOGI諧振控制技術(shù)無需對的正、負序電流和

4、電壓進行分離提取，避免了繁瑣復(fù)雜的負序指令計算，顯著地簡化了控制方案的實施流程。最后，利用仿真和實驗結(jié)果，驗證了所提出的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、無功功率的二倍頻脈動為目標，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，并且無需正、負序電流和電壓的分離提取與復(fù)雜繁瑣的負序電流指令配置。最后，通過仿真和實驗結(jié)果，驗證了所提出的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)的機側(cè)變流器ROGI諧振直接功率控制技術(shù)。該項控制技術(shù)直接對雙饋發(fā)電機輸出有功、無功功率進行閉環(huán)調(diào)節(jié)，避免了正、負序電壓和電流的提取以及二倍頻功

6、率指令的計算。因此，這項控制技術(shù)無需電流和電壓的正、負序分離，并降低了控制系統(tǒng)對雙饋發(fā)電機參數(shù)的依賴性，同時由于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，通過仿真和實驗結(jié)果，驗證了所提出的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實驗樣機與測試平臺，并且詳細地闡述了小容量DFIG實驗樣機的基本電路拓撲以及軟、硬件結(jié)