基于電壓源輸出的分布式發(fā)電系統(tǒng)中DFIG風(fēng)電機組運行控制技術(shù)

【摘要】：隨著新能源發(fā)電技術(shù)研究的廣泛開展,基于電流源輸出的雙饋(DFIG)風(fēng)電機組并網(wǎng)運行控制已得到深入的研究和應(yīng)用。但在分布式發(fā)電技術(shù)逐漸興起的局面下,需要依托較為穩(wěn)定的公共電網(wǎng)存在的DFIG風(fēng)電機組電流源控制技術(shù)將極大的限制其在分布式發(fā)電系統(tǒng)中配置。 為實現(xiàn)分布式發(fā)電系統(tǒng)中DFIG風(fēng)電機組靈活有效的介入,首先,通過將間接定子磁鏈定向(ISFO)控制策略應(yīng)用于DFIG機側(cè)變流器,建立了其電壓源輸出特性,配合設(shè)計的風(fēng)力機槳距角控制算法,滿足了其孤島單機運行需要。其次,考慮到分布式系統(tǒng)一般由多單元并聯(lián)構(gòu)成,引入下垂控制構(gòu)建了DFIG與其他分布式發(fā)電單元協(xié)同時的功率分配機制,為其提供了參與分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島并聯(lián)運行的渠道。同時,為檢驗ISFO與下垂控制算法的協(xié)調(diào)能力,建立了DFIG電氣部分的小擾動數(shù)學(xué)模型,分析了關(guān)鍵控制參數(shù)對DFIG控制系統(tǒng)的影響,為風(fēng)電機組運行的穩(wěn)定性提供了必要的判據(jù)。再則,為滿足分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行和工作模式無縫切換的需要,參照電力系統(tǒng)二次調(diào)節(jié)方式,分別基于公共節(jié)點電壓頻率、電壓幅值反饋和發(fā)電單元輸出功率反饋建立了分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島運行工作點和并網(wǎng)運行輸出功率的調(diào)節(jié)機制,使得DFIG能在硬件拓撲結(jié)構(gòu)和控制算法保持連貫的情況下參與分布式發(fā)電系統(tǒng)正常運行。以此為基礎(chǔ),提出了基于電壓源控制的DFIG并網(wǎng)MPPT運行控制算法,以盡量提高系統(tǒng)風(fēng)能利用效率。 為應(yīng)對不平衡的運行條件,提出了改進的ISFO控制,以滿足DFIG孤島單機運行帶不平衡本地負荷的需要。而針對含DFIG風(fēng)電機組分布式發(fā)電系統(tǒng)多機孤島并聯(lián)運行的不平衡工況,以實現(xiàn)負序電流的合理分配和系統(tǒng)公共節(jié)點電壓不平衡度的降低為目的,通過負序下垂引入虛擬電導(dǎo),改善了系統(tǒng)負序回路阻抗特性,最終達成控制目標的實現(xiàn)。 針對分布式發(fā)電系統(tǒng)中DFIG風(fēng)電機組運行控制技術(shù)的相關(guān)理論研究,基于MATLAB/Simulink仿真軟件,搭建了DFIG由單機到系統(tǒng)的仿真模型,驗明了所提系列控制算法在與之對應(yīng)的運行工況或平衡、不平衡條件下的適應(yīng)能力。最后通過建立DFIG風(fēng)電機組硬件實驗平臺,協(xié)同中央控制器和儲能硬件實驗平臺驗證了部分工況下所提DFIG控制算法的實際可行性,為相關(guān)工作的繼續(xù)開展奠定了較為良好的基礎(chǔ)。 【關(guān)鍵詞】：分布式發(fā)電系統(tǒng) 雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機 電壓源 下垂 多模式運行
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM61
【目錄】：

• 致謝5-7
• 前言7-8
• 摘要8-10
• Abstract10-18
• 第1章 緒論18-34
• 1.1 課題背景18-19
• 1.1.1 新能源的開發(fā)和利用18
• 1.1.2 傳統(tǒng)集中式大電網(wǎng)的遺憾18-19
• 1.2 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀19-24
• 1.3 分布式發(fā)電技術(shù)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀24-27
• 1.4 本論文的主要研究內(nèi)容27-29
• 參考文獻29-34
• 第2章 基于電壓源控制的DFIG風(fēng)電機組的建模與分析34-53
• 2.1 引言34
• 2.2 風(fēng)力機的建模和分析34-39
• 2.2.1 風(fēng)能捕獲35-38
• 2.2.2 機械系統(tǒng)38-39
• 2.2.3 槳距調(diào)節(jié)39
• 2.3 DFIG間接定子磁鏈定向控制策略39-44
• 2.3.1 RSC建模40-42
• 2.3.2 RSC控制42-44
• 2.4 仿真結(jié)果44-50
• 2.5 本章小結(jié)50
• 參考文獻50-53
• 第3章 負荷平衡下分布式發(fā)電系統(tǒng)中DFIG風(fēng)電機組多模式運行控制技術(shù)53-93
• 3.1 引言53-54
• 3.2 DFIG風(fēng)電機組下垂控制策略54-56
• 3.3 基于下垂和ISFO的DFIG風(fēng)電機組小信號建模與分析56-72
• 3.3.1 系統(tǒng)微分方程群56-60
• 3.3.2 DFIG風(fēng)電機組小信號模型60-64
• 3.3.3 DFIG風(fēng)電機組小信號分析64-70
• 3.3.4 仿真驗證70-72
• 3.4 并網(wǎng)逆變器接口形式的分布式發(fā)電單元建模與控制72-75
• 3.4.1 基于電壓源下垂輸出的并網(wǎng)逆變器建模與控制72-74
• 3.4.2 仿真驗證74-75
• 3.5 含DFIG風(fēng)電機組的分布式發(fā)電系統(tǒng)多模式運行和切換控制75-89
• 3.5.1 分布式發(fā)電單元孤島并聯(lián)運行模式76-77
• 3.5.2 分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島到并網(wǎng)運行模式的無縫切換77-78
• 3.5.3 分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行功率調(diào)整78-79
• 3.5.4 仿真驗證79-89
• 3.5.4.1 分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島并聯(lián)運行79-82
• 3.5.4.2 分布式發(fā)電系統(tǒng)運行模式柔性切換82-85
• 3.5.4.3 分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行85-89
• 3.6 本章小結(jié)89-90
• 參考文獻90-93
• 第4章 負荷不平衡條件下分布式發(fā)電系統(tǒng)中DFIG風(fēng)電機組孤島運行控制技術(shù)93-115
• 4.1 引言93
• 4.2 負荷不平衡條件下DFIG風(fēng)電機組孤島單機運行93-101
• 4.2.1 負荷不平衡條件下改進的ISFO控制策略93-97
• 4.2.2 仿真驗證97-101
• 4.3 負荷不平衡條件下DFIG風(fēng)電機組孤島并聯(lián)運行101-112
• 4.3.1 負序電流的下垂控制機理101-106
• 4.3.2 仿真驗證106-112
• 4.4 本章小結(jié)112
• 參考文獻112-115
• 第5章 分布式發(fā)電系統(tǒng)中DFIG風(fēng)電機組運行控制實驗研究115-134
• 5.1 引言115
• 5.2 實驗系統(tǒng)架構(gòu)115-119
• 5.3 DFIG風(fēng)電機組實驗系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計119-124
• 5.3.1 硬件設(shè)計119-122
• 5.3.2 軟件設(shè)計122-124
• 5.4 實驗結(jié)果124-133
• 5.4.1 基于ISFO的DFIG孤島單機帶平衡負載實驗124-125
• 5.4.2 基于改進ISFO控制的DFIG孤島單機帶不平衡負載實驗125-127
• 5.4.3 基于ISFO和下垂的DFIG孤島/并網(wǎng)單機運行實驗127-131
• 5.4.4 基于ISFO和下垂的DFIG孤島/并網(wǎng)并聯(lián)運行實驗131-133
• 5.5 本章小結(jié)133-134
• 第6章 總結(jié)與展望134-137
• 6.1 本文研究總結(jié)134-135
• 6.2 后續(xù)工作展望135-137
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文137

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