雙饋式風(fēng)電變流器控制系統(tǒng)仿真分析

【摘要】：由于單個機(jī)組容量相對較大，風(fēng)力發(fā)電作為一種極具潛力和應(yīng)用價值的可再生能源發(fā)電方式在近幾十年吸引了大家更多的目光。然而，雖然中國的風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量在在近些年保持了持續(xù)增長的態(tài)勢，但卻只有部分機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，而與其他傳統(tǒng)發(fā)電形式相比，風(fēng)電機(jī)組發(fā)出的電能仍然只占有很小的份額。在提高風(fēng)力發(fā)電效率和安全可靠性方面研究人員需要做更多的工作來更好地滿足電網(wǎng)對風(fēng)電場的要求，從而提高風(fēng)力發(fā)電的競爭力。 本課題在MATLAB/Simulink平臺下建立了典型1.5MW雙饋式變速恒頻風(fēng)電機(jī)組的仿真模型，以期為大功率雙饋式變流器的控制系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)提供方便的試驗(yàn)平臺。主要工作包括： （1）基于標(biāo)幺值系統(tǒng)下各組成部件的數(shù)學(xué)模型，分別建立了變槳距風(fēng)力機(jī)、柔性傳動系統(tǒng)、雙饋異步發(fā)電機(jī)（DFIG）、背靠背式交-直-交變流器等的仿真模型； （2）分別對網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)側(cè)變流器的控制目標(biāo)和矢量控制方法進(jìn)行了研究分析； （3）設(shè)計(jì)并優(yōu)化了兩側(cè)變流器的控制參數(shù)并對控制效果進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。 仿真結(jié)果顯示，當(dāng)與理想電網(wǎng)連接運(yùn)行時，對網(wǎng)側(cè)變流器采用電網(wǎng)電壓定向矢量控制方法可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)單位功率因素運(yùn)行和保持直流環(huán)節(jié)電壓恒定以支持整個背靠背變流器的正常運(yùn)行；對機(jī)側(cè)變流器采用定子磁鏈定向矢量控制，可以實(shí)現(xiàn)額定風(fēng)速下機(jī)組的最大風(fēng)能捕獲控制和無功功率控制。然而，基于空間電壓矢量脈沖寬度調(diào)制(SVPWM)的電流控制可以在0.1秒內(nèi)達(dá)到穩(wěn)態(tài)，而機(jī)組的有功功率控制卻由于風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的慣性時間常數(shù)較大通常需要幾十秒的時間才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)。 【關(guān)鍵詞】：建模與仿真 雙饋式變流器控制 PI參數(shù)設(shè)計(jì) 變速恒頻
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 研究背景8
• 1.2 變速恒頻風(fēng)力發(fā)電與變流器8-11
• 1.3 雙饋式變流器并網(wǎng)運(yùn)行控制策略研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 本文研究內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)13-14
• 2 雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型14-23
• 2.1 標(biāo)幺值系統(tǒng)14
• 2.2 風(fēng)力機(jī)14-16
• 2.3 傳動系統(tǒng)16-18
• 2.4 雙饋異步發(fā)電機(jī)18-21
• 2.5 背靠背變流器21-22
• 2.6 本章小結(jié)22-23
• 3 雙饋式風(fēng)電變流器控制模型23-34
• 3.1 SVPWM 控制技術(shù)23-25
• 3.2 網(wǎng)側(cè)變流器控制25-30
• 3.3 機(jī)側(cè)變流器控制30-33
• 3.4 本章小結(jié)33-34
• 4 變流器控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)仿真34-51
• 4.1 網(wǎng)側(cè)變流器控制參數(shù)設(shè)計(jì)及控制效果仿真34-44
• 4.2 機(jī)側(cè)變流器控制參數(shù)設(shè)計(jì)及控制效果仿真44-49
• 4.3 本章小結(jié)49-51
• 5 總結(jié)與展望51-53
• 5.1 課題主要成果及結(jié)論51-52
• 5.2 未來工作展望52-53
• 致謝53-54
• 參考文獻(xiàn)54-56

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