電網(wǎng)諧波條件下雙饋風(fēng)電機(jī)組輸出特性分析及控制

【摘要】：隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展,變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Doubly Fed Induction Generator,DFIG)以其多種優(yōu)點(diǎn)成為目前應(yīng)用最為廣泛的機(jī)型。但由于DFIG風(fēng)電系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)及電網(wǎng)的非理想特性等原因,使得理想電網(wǎng)條件下的機(jī)組模型無法滿足實(shí)際的并網(wǎng)控制要求,因此本文主要針對(duì)電網(wǎng)諧波條件下DFIG風(fēng)電機(jī)組的輸出特性及控制策略展開研究,建立DFIG風(fēng)電機(jī)組在電網(wǎng)諧波條件下的適應(yīng)性模型。首先,本文深入了解了DFIG風(fēng)電系統(tǒng)的組成和工作原理,在此基礎(chǔ)上對(duì)理想電網(wǎng)條件下DFIG風(fēng)電系統(tǒng)中各主要組成部分的作用及數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了詳細(xì)分析,設(shè)計(jì)了網(wǎng)側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的比例-諧振(proportional resonant,PR)控制策略,并通過MATLAB/Simulink仿真驗(yàn)證了該條件下DFIG風(fēng)電系統(tǒng)模型的正確性和控制策略的有效性。其次,針對(duì)DFIG風(fēng)電機(jī)組在電網(wǎng)諧波條件下的運(yùn)行特性,研究了電網(wǎng)諧波對(duì)DFIG輸出特性的影響。通過建立電網(wǎng)諧波條件下DFIG的穩(wěn)態(tài)等效電路,定量分析了典型諧波作用時(shí)DFIG輸出功率和電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)量的大小及其與諧波含有率之間的關(guān)系,繪制了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過程中該脈動(dòng)值的變化曲線,并利用MATLAB/Simulink動(dòng)態(tài)仿真模型加以驗(yàn)證。隨后,本文以消除電網(wǎng)諧波對(duì)DFIG風(fēng)電機(jī)組輸出特性的影響為目標(biāo),建立電網(wǎng)諧波條件下DFIG風(fēng)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的數(shù)學(xué)模型,分析并解釋了這種運(yùn)行條件下DFIG輸出功率及電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生波動(dòng)的原因。進(jìn)而從系統(tǒng)控制策略入手,設(shè)計(jì)電網(wǎng)諧波條件下改進(jìn)的鎖相環(huán)以提高系統(tǒng)的的控制精度;并結(jié)合輸出特性分析提出適當(dāng)?shù)目刂颇繕?biāo),設(shè)計(jì)DFIG風(fēng)電系統(tǒng)在電網(wǎng)諧波條件下基于比例-諧振調(diào)節(jié)器的完整的控制策略,消除DFIG輸出功率及轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng),實(shí)現(xiàn)諧波控制。最后,對(duì)一臺(tái)1.5MW雙饋風(fēng)電系統(tǒng)進(jìn)行MATLAB/Simulink環(huán)境下的仿真建模,驗(yàn)證了上述控制策略的可行性和有效性。 【關(guān)鍵詞】：電網(wǎng)諧波 雙饋風(fēng)電系統(tǒng) 雙PWM變換器 輸出特性 比例-諧振控制策略
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM614
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題研究背景及意義10-12
• 1.2 D FIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)12-13
• 1.3 本課題研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 本論文主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 第2章 理想電網(wǎng)條件下DFIG風(fēng)電系統(tǒng)的建模與控制17-33
• 2.1 雙饋電機(jī)基本理論17-19
• 2.2 D FIG風(fēng)電系統(tǒng)變流器的建模與控制19-22
• 2.2.1 網(wǎng)側(cè)變換器建模與控制19-21
• 2.2.2 轉(zhuǎn)子側(cè)變換器建模與控制21-22
• 2.3 比例-諧振控制與SVPWM22-29
• 2.3.1 比例-諧振控制器23-25
• 2.3.2 SVPWM的原理及仿真實(shí)現(xiàn)25-29
• 2.4 理想電網(wǎng)條件下DFIG風(fēng)電系統(tǒng)仿真分析29-31
• 2.5 本章小結(jié)31-33
• 第3章 電網(wǎng)諧波對(duì)DFIG輸出特性的影響分析33-44
• 3.1 電網(wǎng)諧波分析33-35
• 3.1.1 電網(wǎng)諧波的產(chǎn)生與危害33-34
• 3.1.2 電網(wǎng)諧波特性分析34-35
• 3.2 電網(wǎng)諧波條件下DFIG輸出特性分析35-39
• 3.2.1 電網(wǎng)諧波條件下DFIG等值電路建模35-37
• 3.2.2 電網(wǎng)諧波對(duì)DFIG輸出特性的影響37-39
• 3.3 電網(wǎng)諧波條件下DFIG的動(dòng)態(tài)仿真39-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第4章 電網(wǎng)諧波條件下DFIG風(fēng)電系統(tǒng)的建模44-53
• 4.1 電網(wǎng)諧波條件下DFIG電磁量的表達(dá)方式44-45
• 4.2 電網(wǎng)諧波條件下DFIG網(wǎng)側(cè)變換器建模45-47
• 4.3 電網(wǎng)諧波條件下DFIG轉(zhuǎn)子側(cè)變換器建模47-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第5章 電網(wǎng)諧波條件下DFIG風(fēng)電系統(tǒng)的控制53-68
• 5.1 基于PR控制器的DFIG風(fēng)電系統(tǒng)控制53-57
• 5.1.1 諧波檢測(cè)與分離53-55
• 5.1.2 鎖相環(huán)55-56
• 5.1.3 比例-諧振控制器的諧波補(bǔ)償特性56-57
• 5.2 電網(wǎng)諧波條件下DFIG網(wǎng)側(cè)變換器控制57-59
• 5.3 電網(wǎng)諧波條件下DFIG轉(zhuǎn)子側(cè)變換器控制59-62
• 5.4 運(yùn)行仿真62-67
• 5.5 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-70
• 參考文獻(xiàn)70-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果76-77
• 致謝77-78
• 作者簡(jiǎn)介78

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