變速恒頻雙饋風電機組控制策略研究

【摘要】： 近年來,能源危機和溫室效應已成為全世界面臨的重要問題,開發(fā)和利用新能源是緩解能源危機和消除溫室效應的根本途徑。新能源研究中的風力發(fā)電技術成為目前世界上發(fā)展最快的新能源發(fā)電技術?；谧兯俸泐l(VSCF)發(fā)電方式的雙饋風力發(fā)電機組(DFIG)不僅大大拓寬了機組并網(wǎng)的轉速范圍,更重要的是能夠實現(xiàn)最大功率跟蹤(MPPT),同時調節(jié)電網(wǎng)的功率因數(shù),在大幅度地降低風電上網(wǎng)成本的同時,提高了電網(wǎng)的穩(wěn)定性。雙饋風電機組已經(jīng)成為世界上風力發(fā)電的主流機組?？刂萍夹g是風力發(fā)電技術的核心。雙饋發(fā)電機參數(shù)受多種因素的影響其值會發(fā)生變化,這會影響雙饋風電機組的控制性能?；陲L力發(fā)電的迅猛發(fā)展和VSCF-DFIG控制技術的瓶頸約束,本文重在研究雙饋風電機組的并網(wǎng)控制、并網(wǎng)后的運行控制以及參數(shù)擾動對并網(wǎng)和運行控制的影響。 基于磁場定向的矢量控制方法在交流變頻調速技術領域得到了廣泛的應用,大大提高了調速的動態(tài)性能。交流勵磁風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)及運行控制的主要對象是雙饋異步發(fā)電機,因而矢量控制在風力發(fā)電控制中也迅速得以應用。矢量控制本質上是一種解耦控制,且實現(xiàn)簡單,故用以實現(xiàn)交流勵磁風力發(fā)電系統(tǒng)有功-無功功率解耦控制是合理的。 本文采用基于定子磁場定向的矢量控制方法分別推導了雙饋風電機組的空載并網(wǎng)控制策略和有功-無功功率解耦控制策略。針對并網(wǎng)控制策略,設計了雙饋風電機組開環(huán)并網(wǎng)控制算法和基于電壓-電流反饋的雙閉環(huán)控制算法;針對功率解耦控制策略,設計了雙饋風電機組有功-無功功率解耦開環(huán)控制算法和基于功率-電流反饋的雙閉環(huán)功率解耦控制算法。在分析了風力機特性的基礎上,研究了雙饋風電機組最大功率跟蹤控制策略。另外,針對矢量控制對參數(shù)變化的敏感性,推導了電機參數(shù)擾動對機組空載并網(wǎng)控制影響的數(shù)學表達式;通過計算機數(shù)值仿真,對雙饋發(fā)電機定子有功-無功功率受電機參數(shù)擾動的影響進行了研究。 針對參數(shù)已知的雙饋風力發(fā)電機組,在MATLAB7.0/SIMUlink平臺下建立了空載并網(wǎng)控制、有功-無功功率解耦控制和最大功率跟蹤控制的系統(tǒng)仿真模型,利用本文設計的控制算法來控制雙饋發(fā)電機運行。仿真結果表明:所設計的控制算法能夠滿足機組并網(wǎng)的要求,實現(xiàn)了有功-無功功率的獨立調節(jié)和最大功率跟蹤控制,為控制策略的實施奠定了理論基礎。電機參數(shù)擾動對雙饋風電機組并網(wǎng)及運行控制影響分析為抗參數(shù)擾動控制策略的研究提供了理論依據(jù)。 【關鍵詞】：變速恒頻 雙饋異步電機 并網(wǎng)控制 參數(shù)擾動 解耦控制 最大功率跟蹤
【學位授予單位】：天津理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 引言9
• 1.2 并網(wǎng)型風力發(fā)電技術概述9-11
• 1.3 變速恒頻雙饋風電機組的工作原理11-12
• 1.4 變速恒頻雙饋風電機組控制技術概述12-15
• 1.4.1 變速恒頻雙饋風電機組空載并網(wǎng)控制策略概述13
• 1.4.2 變速恒頻雙饋風電機組運行控制策略概述13-15
• 1.5 參數(shù)擾動對雙饋風電機組控制的影響概述15
• 1.6 本文的主要工作15-17
• 第二章 變速恒頻雙饋風電機組空載并網(wǎng)控制17-35
• 2.1 矢量控制17-20
• 2.1.1 空間矢量的定義17
• 2.1.2 坐標變換17-19
• 2.1.3 矢量控制系統(tǒng)的基本思想19-20
• 2.2 雙饋異步電機的數(shù)學模型20-24
• 2.2.1 雙饋電機的基本原理20-21
• 2.2.2 三相坐標系下的雙饋異步電機數(shù)學模型21-23
• 2.2.3 同步旋轉坐標系下的雙饋異步電機23-24
• 2.3 雙饋風電機組的矢量空載并網(wǎng)控制策略24-30
• 2.3.1 空載并網(wǎng)控制的基本原理25
• 2.3.2 雙饋異步電機并網(wǎng)前的數(shù)學模型25-26
• 2.3.3 基于定子磁鏈定向的矢量并網(wǎng)控制26-27
• 2.3.4 定子磁鏈觀測的方法27-28
• 2.3.5 雙饋風電機組空載并網(wǎng)開環(huán)控制和雙閉環(huán)控制28-30
• 2.4 電機參數(shù)擾動對并網(wǎng)控制的影響分析30-34
• 2.4.1 轉子電阻對定子電壓的影響分析31
• 2.4.2 轉子自感對定子電壓的影響分析31-32
• 2.4.3 仿真分析32-34
• 2.5 小結34-35
• 第三章 變速恒頻雙饋風電機組運行控制35-49
• 3.1 雙饋風電機組運行控制的必要性35-36
• 3.2 雙饋風電機組的矢量有功-無功功率解耦控制策略36-41
• 3.2.1 雙饋異步電機并網(wǎng)后的數(shù)學模型36-37
• 3.2.2 基于定子磁鏈定向的有功-無功功率解耦控制37-38
• 3.2.3 雙饋風電機組功率解耦開環(huán)控制38-39
• 3.2.4 雙饋風電機組功率解耦雙閉環(huán)控制39-41
• 3.3 雙饋風電機組最大功率跟蹤控制策略41-45
• 3.3.1 風力機的基本特性和仿真模型41-44
• 3.3.2 最大功率跟蹤控制的實現(xiàn)44-45
• 3.4 電機參數(shù)擾動對運行控制的影響分析45-48
• 3.4.1 理論分析46
• 3.4.2 仿真分析46-48
• 3.5 小結48-49
• 第四章 系統(tǒng)仿真研究49-67
• 4.1 雙饋風電機組空載并網(wǎng)控制的仿真49-57
• 4.1.1 開環(huán)并網(wǎng)控制策略的仿真49-52
• 4.1.2 基于電壓-電流雙閉環(huán)的并網(wǎng)控制仿真52-57
• 4.2 雙饋風電機組有功-無功功率解耦控制仿真57-60
• 4.3 基于雙閉環(huán)功率解耦控制的最大功率跟蹤控制仿真60-66
• 4.3.1 轉子轉速的調節(jié)過程61-63
• 4.3.2 定子電流和轉子電流的調節(jié)過程63-65
• 4.3.3 定子有功功率和無功功率的調節(jié)過程65-66
• 4.4 小結66-67
• 第五章 結論與展望67-69
• 5.1 全文總結67-68
• 5.2 工作展望68-69
• 參考文獻69-74
• 發(fā)表論文和科研情況說明74-75
• 致謝75-76

您可以在本站搜索以下學術論文文獻來了解更多相關內容

基于VSCF-DFIG的空載并網(wǎng)控制仿真分析    張新;魏毅立;周海晶;楊玉海;章魯浩;鐘凱;宋雄弢;

高風速段次優(yōu)功率追蹤方式的風電調頻方法    吳子雙;于繼來;彭喜云;

基于熱舒適性的地鐵AHU節(jié)能控制    劉磅;

雙饋風力發(fā)電控制技術研究    張新

基于PSCAD/EMDTC的雙饋風力發(fā)電機的控制策略研究    韓照亞

幾種變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)控制方案的對比分析    馬洪飛,徐殿國,苗立杰

矩陣式變換器勵磁的雙饋電機磁場定向控制研究    黃科元,賀益康

并網(wǎng)型風力發(fā)電機組的控制技術綜述    耿華;楊耕;馬小亮;

與風電并網(wǎng)相關的研究課題    雷亞洲

變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)最大風能追蹤控制    劉其輝,賀益康,趙仁德

電網(wǎng)電壓驟降故障下雙饋風力發(fā)電機建模與控制    胡家兵;孫丹;賀益康;趙仁德;

大型風電場對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響    遲永寧;王偉勝;劉燕華;戴慧珠;

VSCF-DFIG在電壓瞬間跌落情況下的應對策略    李建林;許鴻雁;梁亮;趙斌;許洪華;

風力發(fā)電機無速度傳感器網(wǎng)側功率直接控制    徐科;胡敏強;鄭建勇;吳在軍;

變速恒頻雙饋風電機組的控制策略研究    馬幼捷;尹向前;周雪松;張繼東;

新型變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)運行方式研究    陳學順

無刷直流方波電機控制系統(tǒng)的計算機仿真    李先祥

自動觀測和人工觀測風的差異及其訂正的初步研究    張志富;任芝花;范邵華;

交流電機的定子繞組展開圖分析    翟光榮;

基于應力損傷的電力機車傳動系統(tǒng)損傷度模型    盧西偉;劉志剛;沈茂盛;

遠距離大容量風水互補系統(tǒng)的優(yōu)化調度    田建偉;胡兆光;吳俊勇;周景宏;

無刷直流電動機(BLDCM)數(shù)字控制系統(tǒng)在坦克電傳動中應用的研究    廖自力,李長兵,紀象普

車載硅整流同步發(fā)電機瞬態(tài)仿真    何照照;馬曉軍;魏巍;

基于模糊控制的智能風力發(fā)電機機艙控制    王海軍;董海鷹;

單片機在發(fā)電機組并聯(lián)運行中的應用    劉海林;楊潤生;霍艷軍;

風力發(fā)電機組偏航控制系統(tǒng)    張嘉英;王文蘭;蔡永剛;

基于葉素理論MW級水平軸風力發(fā)電機系統(tǒng)建模研究    高明;吳志強;

車用交流伺服起動——發(fā)電集成系統(tǒng)的性能研究    冉文;全力;

基于模糊邏輯的變速恒頻風電系統(tǒng)最大風能追蹤控制    肖運啟;徐大平;呂躍剛;

雙饋風力發(fā)電機組最大風能捕獲控制方法研究    謝樺;張德宏;

風力永磁同步發(fā)電機組的滑?？刂?nbsp;   陳堂賢;謝波;楊孔;王仁明;

基于閉環(huán)增益成形的風力發(fā)電轉速魯棒控制    趙林坤;樊紹勝;

永磁同步電動機負載轉矩觀測器數(shù)字化實現(xiàn)研究    王應海;張好明;丁慎平;

自抗擾控制技術在變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)中的應用    周雪松;李超;馬幼捷;李季;于陽;

Unified Model for Doubly-fed Wind Generator System and Its Application in Controllers' Coordination    

基于神經(jīng)網(wǎng)絡的變速恒頻風機變槳距控制    劉青松;岳晉萍;

分布式電源的概率建模及其對電力系統(tǒng)的影響    王敏

考慮分布式發(fā)電的配電網(wǎng)綜合負荷建模方法研究    錢軍

變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)故障特性與保護技術研究    撖奧洋

風能轉換系統(tǒng)的分析、控制與優(yōu)化方法研究    吳定會

新型磁通切換型磁阻電機系統(tǒng)的分析、設計與控制研究    王道涵

鋼板磁懸浮系統(tǒng)控制    李奇南

浮力擺式波浪能發(fā)電裝置關鍵技術研究    張大海

非并網(wǎng)風電直供系統(tǒng)方案設計及控制策略研究    劉慧芳

江蘇省沿海潮間帶風電產(chǎn)業(yè)綜合評價研究    嚴曉建

雙饋風電機組模型預測控制研究    井艷軍

基于DSP的銅材連鑄水平牽引變頻調速控制系統(tǒng)研究    汪鵬飛

基于DSP的交流異步電動機變頻調速技術研究    楊亮

短路限流器在礦山供電系統(tǒng)中的應用研究    蘇靜

吉林省洮南風電場選址及長遠發(fā)展分析    陳海清

感應電機矢量控制系統(tǒng)研究與實現(xiàn)    葛金法

兆瓦級風機變槳系統(tǒng)研究    李文博

風力發(fā)電機組暫態(tài)模型和穩(wěn)定性分析方法研究    陳建偉

寬頻調速系統(tǒng)設計及精度分析    史大偉

海上風力發(fā)電結構性能分析研究    龐文彥

異步電機的單神經(jīng)元直接轉矩控制研究    陳啟明

基于VSCF-DFIG的空載并網(wǎng)控制仿真分析    張新;魏毅立;周海晶;楊玉海;章魯浩;鐘凱;宋雄弢;

雙饋感應風電機組建模控制仿真    張帆;李國慶;張宇陽;張萬林;

雙饋變速恒頻風力發(fā)電空載并網(wǎng)控制策略    吳國祥;馬煒;陳國呈;俞俊杰;

兼顧系統(tǒng)調頻需求的分布式風電分散自治調控策略    陳寧;于繼來;

雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)雙PWM變換器控制技術    張惠娟;杜強;孫守文;李賀寶;

基于變速恒頻的風力發(fā)電機控制系統(tǒng)研究    張海龍;曾寧春;付強;

雙饋感應發(fā)電機頻率控制策略的研究及對比    劉沛燦;朱曉榮;

變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)最大風能追蹤控制    劉其輝,賀益康,趙仁德

雙饋感應風力發(fā)電機組動態(tài)模型的分析與比較(英文)    尹明;李庚銀;周明;趙成勇;

微電網(wǎng)研究綜述    魯宗相;王彩霞;閔勇;周雙喜;呂金祥;王云波;

變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)運行與控制研究    劉其輝

變速恒頻交流勵磁雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)及其控制技術研究    鄒旭東

網(wǎng)絡化串級控制系統(tǒng)的建模、分析與控制    黃從智

變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的建模與控制    陳進軍

變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)功率控制技術研究    關利海

雙饋風力發(fā)電機最佳轉速跟蹤控制    陳彥

雙饋風力發(fā)電機功率控制研究    雷秋菊

提高雙饋型風電機組低電壓穿越能力的研究    姜傳

雙饋風力發(fā)電機運行控制技術研究    王大偉

不平衡電網(wǎng)電壓下雙饋風力發(fā)電機的運行控制研究    李文龍

雙饋風力發(fā)電機變槳與變速協(xié)調控制    張樹鑫

變速恒頻雙饋異步風力發(fā)電機動態(tài)功率控制法的研究    武磊

雙饋型風力發(fā)電機組用變流器控制策略的研究    姚廣秀

基于長過程動態(tài)仿真的風電接入對系統(tǒng)頻率控制影響研究    董博;許曉艷;馬爍;黃越輝;王偉;

雙饋風力發(fā)電控制技術研究    張新

線性跟蹤微分器及其在狀態(tài)反饋控制中的應用    王慶林,姜增如,劉喜梅

磁場定向交流勵磁電機調速調功系統(tǒng)研究    趙榮祥,尹強,許大中

抽水蓄能電站變速恒頻運行的分析與設計    杜秀霞,倪受元

數(shù)字控制交-交變頻—同步電動機矢量控制系統(tǒng)仿真    馬小亮,許鎮(zhèn)琳,許勇,蔡昆

交-交直接變換控制下矩陣式變換器的仿真研究    賀益康,劉勇

基于Tabu搜索的異步電動機矢量控制PI參數(shù)優(yōu)化    林飛,馬莉,張春鵬,宋文超,陳壽孫

雙饋電動機直接轉矩控制技術的研究    馬小亮,劉志強

變速恒頻風力發(fā)電機用交流勵磁電源的研究    趙仁德,賀益康,黃科元,卞松江

提高PWM整流器抗負載擾動性能研究    趙仁德,賀益康,劉其輝

雙饋調速同步感應電動機的分析及控制    邱培基，夏書杰，卓忠疆

風電引起的電壓波動和閃變研究    趙海翔

兆瓦級永磁同步風力發(fā)電機的電磁場分析    何山

雙饋異步風力發(fā)電機的模糊控制    陳堂賢;楊孔;王仁明;

基于遺傳算法的航空發(fā)電控制系統(tǒng)仿真研究    張學軍;陳永祿;蔣占軍;鄭麗英;

變速恒頻航空電源系統(tǒng)仿真和實驗研究    何湘寧

幾種變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)控制方案的對比分析    馬洪飛,徐殿國,苗立杰

考慮變頻器特性的變速恒頻雙饋風力發(fā)電機組控制策略的研究與仿真    李晶,宋家驊,王偉勝

變速恒頻雙饋風力發(fā)電機系統(tǒng)的研究    賈石峰;

風力發(fā)電中的變速恒頻技術綜述    王瑞艦;葛書鑫;

雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)無速度傳感器控制    黃晟;廖武;黃科元;

交流勵磁變速恒頻風電系統(tǒng)運行研究    賀益康,鄭康,潘再平,劉其輝

雙饋異步發(fā)電機應用于風力發(fā)電中的仿真研究    章勇高,龔錦紅,李健

自抗擾控制技術在變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)中的應用    周雪松;李超;馬幼捷;李季;于陽;

雙饋發(fā)電機新穎勵磁控制策略的研究    李輝;楊順昌;廖勇;

雙饋發(fā)電機新穎勵磁控制策略的研究    李輝;楊順昌;廖勇;

變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)及其控制技術研究    沙非;馬成廉;汪子翔;

基于模糊邏輯的變速恒頻風電系統(tǒng)最大風能追蹤控制    肖運啟;徐大平;呂躍剛;

基于神經(jīng)網(wǎng)絡的變速恒頻風機變槳距控制    劉青松;岳晉萍;

雙饋異步風力發(fā)電機矢量控制及并網(wǎng)研究    苑國鋒;伍小杰;柴建云;李永東;王祥珩;王承煦;

模糊控制在變速恒頻風電無功功率優(yōu)化中的應用    楊國良;于倩;張純江;

基于模糊控制的交流勵磁變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)的仿真分析    王旭東;

繞線型雙饋異步風力發(fā)電機    王曉紅;

東源電器向風電設備領域延伸    謝聞麒

國產(chǎn)最大風力發(fā)電機成功并網(wǎng)發(fā)電    慕明杰 蒲慶雯

東源電器涉足風電設備研發(fā)    劉思辰

風電機組市場面臨重新洗牌？    證券時報記者 劉昆明

甘肅風力發(fā)電裝備制造領域實現(xiàn)突破    朱霞

永濟電機公司：自主研制2兆瓦風力電機    本報記者 劉存瑞通訊員 申軍平

永濟電機書寫輝煌    申軍平

蘭電1.5兆瓦風電機并網(wǎng)發(fā)電    叢笙

華儀電氣 首臺1.5兆瓦風機下線    高曉娟

東源電器風電項目短期難啟    證券時報記者 李坤

變速恒頻雙饋風力發(fā)電機勵磁控制技術研究    林成武

變速恒頻風力發(fā)電關鍵技術研究    卞松江

變速恒頻風電機組并網(wǎng)運行模型研究及其應用    申洪

矩陣變換器供電的交流勵磁風力發(fā)電系統(tǒng)研究    湯寧平

變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)運行與控制研究    劉其輝

變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)故障穿越技術研究    鄒和平

大型風力機變槳距控制技術研究    林勇剛

大型并網(wǎng)風力發(fā)電機組控制算法研究    葉杭冶

風力發(fā)電系統(tǒng)用雙饋感應發(fā)電機矢量控制技術研究    趙陽

變速恒頻交流勵磁雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)及其控制技術研究    鄒旭東

交流勵磁變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)控制技術研究    王旭辰

變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)的建模和特性研究    史林軍

變速恒頻雙饋風力發(fā)電機控制系統(tǒng)研究    唐勇

新型變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)運行方式研究    陳學順

風力發(fā)電機組變速恒頻控制系統(tǒng)研究    劉天羽

基于pscad變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的建模仿真    張堯

變速恒頻交流勵磁風力發(fā)電機系統(tǒng)及其控制原理研究    艾斯卡爾

新型飛機電源系統(tǒng)的設計研究    孟新意

交流勵磁變速恒頻風電系統(tǒng)研究    鄭康

變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行中的自適應控制    高治國