電網(wǎng)電壓畸變不平衡條件下雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的直接功率控制

【摘要】：隨著能源與環(huán)境問題的日益嚴(yán)重,像風(fēng)力發(fā)電這樣的可再生能源發(fā)展迅速。在眾多的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中,基于雙饋異步發(fā)電機(jī)(DFIG)的方案由于重量輕、體積小、不需要全功率變換器等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。但由于我國風(fēng)力資源集中的地區(qū)遠(yuǎn)離負(fù)荷中心,長距離的輸電線路使得風(fēng)電場電網(wǎng)電壓容易出現(xiàn)電壓不平衡以及諧波畸變等非理想狀態(tài)。因此本文對雙饋風(fēng)電機(jī)組在電網(wǎng)不平衡及諧波畸變條件下的控制進(jìn)行了研究。本文首先介紹了理想電網(wǎng)條件下DFIG機(jī)組的直接功率控制技術(shù)。針對傳統(tǒng)的LUT-DPC開關(guān)頻率不固定,并網(wǎng)電流諧波含量大的缺點(diǎn),本文使用恒定開關(guān)頻率的SVM-DPC控制策略對網(wǎng)側(cè)變換器與轉(zhuǎn)子側(cè)變換器分別進(jìn)行控制,達(dá)到了良好的控制效果。電網(wǎng)同步信號準(zhǔn)確、快速的檢測是變換器控制的基礎(chǔ)。理想電網(wǎng)條件下廣泛采用的SRF-PLL在電網(wǎng)電壓畸變不平衡的惡劣情況下已不能滿足需求。本文使用復(fù)數(shù)濾波器對電網(wǎng)電壓信號進(jìn)行相序分離得到基波及各次諧波分量后,使用鎖頻環(huán)對電網(wǎng)頻率進(jìn)行閉環(huán),該方法在簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的同時(shí)也擁有快速的頻率響應(yīng)。本文對畸變不平衡的電壓對雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的影響進(jìn)行分析,通過對并網(wǎng)有功、無功功率各次波動(dòng)量的計(jì)算,提出了靈活的控制目標(biāo),分析得到各個(gè)目標(biāo)的功率補(bǔ)償項(xiàng)并進(jìn)行簡化,簡化后的功率補(bǔ)償項(xiàng)不需要負(fù)序及諧波電流分量。然后使用比例積分-雙諧振(PIDR)調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)對給定量的精確跟蹤。最后,本文對基于d SPACE系統(tǒng)的雙饋風(fēng)力發(fā)電平臺進(jìn)行介紹,對系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)及選型進(jìn)行分析并在此基礎(chǔ)上利用實(shí)驗(yàn)平臺對本文采用的控制策略進(jìn)行仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了本文采用方案的正確性與有效性。 【關(guān)鍵詞】：直接功率控制 電壓畸變不平衡 電網(wǎng)同步 dSPACE
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題背景10-11
• 1.1.1 能源危機(jī)與環(huán)境污染10
• 1.1.2 風(fēng)能的開發(fā)與利用10-11
• 1.2 雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 理想電網(wǎng)條件下雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的直接功率控制17-34
• 2.1 引言17
• 2.2 網(wǎng)側(cè)變換器的直接功率控制17-22
• 2.2.1 網(wǎng)側(cè)變換器的數(shù)學(xué)模型17-20
• 2.2.2 網(wǎng)側(cè)變換器的直接功率控制20-22
• 2.3 轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的直接功率控制22-28
• 2.3.1 DFIG的數(shù)學(xué)模型22-26
• 2.3.2 轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的直接功率控制26-28
• 2.4 仿真研究28-33
• 2.4.1 網(wǎng)側(cè)變換器仿真28-31
• 2.4.2 轉(zhuǎn)子側(cè)變換器仿真31-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第3章 電網(wǎng)同步信號的檢測34-47
• 3.1 引言34
• 3.2 電網(wǎng)電壓矢量方程34-36
• 3.3 電壓畸變不平衡對SRF-PLL的影響36-38
• 3.4 相序分離方法38-42
• 3.5 頻率自適應(yīng)42-44
• 3.6 仿真研究44-46
• 3.7 本章小結(jié)46-47
• 第4章 電壓畸變不平衡條件下雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的改進(jìn)直接功率控制47-69
• 4.1 引言47
• 4.2 電網(wǎng)電壓畸變不平衡條件下的瞬時(shí)功率分析47-53
• 4.3 改進(jìn)的網(wǎng)側(cè)變換器直接功率控制策略53-59
• 4.4 改進(jìn)的轉(zhuǎn)子側(cè)變換器直接功率控制策略59-62
• 4.4.1 電壓畸變不平衡對轉(zhuǎn)子側(cè)變換器控制的影響59-60
• 4.4.2 改進(jìn)的轉(zhuǎn)子側(cè)變換器直接功率控制60-62
• 4.5 仿真研究62-67
• 4.5.1 網(wǎng)側(cè)變換器仿真62-65
• 4.5.2 轉(zhuǎn)子側(cè)變換器仿真65-67
• 4.6 本章小結(jié)67-69
• 第5章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)69-82
• 5.1 引言69
• 5.2 雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)69-75
• 5.2.1 雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)概述69-71
• 5.2.3 主電路設(shè)計(jì)71-72
• 5.2.4 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)72-73
• 5.2.5 采樣電路設(shè)計(jì)73-74
• 5.2.6 d SPACE系統(tǒng)簡介74-75
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果75-81
• 5.3.1 電網(wǎng)同步實(shí)驗(yàn)75-76
• 5.3.2 網(wǎng)側(cè)變換器實(shí)驗(yàn)76-80
• 5.3.3 轉(zhuǎn)子側(cè)變換器實(shí)驗(yàn)80-81
• 5.4 本章小結(jié)81-82
• 結(jié)論82-84
• 參考文獻(xiàn)84-88
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果88-89
• 致謝89-90
• 作者簡介90

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