雙饋變速恒頻風力發電系統控制策略研究.pdf

1、目前，利用科技手段研究和開發新的、可再生的、綠色能源已經成為擺在全世界面前的重大課題。作為經濟競爭力最強的新興能源一風電，對于地區經濟發展、消除貧困、提供就業、減少溫室氣體排放和控制大氣污染等諸多方面有著極大的積極意義。本文以交流勵磁雙饋變速恒頻風力發電系統和其控制技術為研究對象，對其從理論到仿真再到實驗，進行了深入的研究。
　　本文對交流勵磁雙饋發電機的基本理論進行研究，并且分析了三電平變換器的結構和優點，將三電平變換器應用于雙

2、饋變速恒頻風力發電系統中。仿真結果表明，三電平變換器的輸出波形優于兩電平變換器并且將三電平變換器用于雙饋變速恒頻風力發電系統中的輸出波形質量更優。
　　分別研究了空載運行階段和并網運行兩個階段的機側變換器控制策略，并分析了網側變換器數學模型和控制策略。為了克服PI動態解耦性差和對參數敏感問題，以及加快系統的響應速度，將內?？刂破饕刖W側變換器及空載運行階段機側變換器控制中。設計了基于神經網絡和內?？刂葡嘟Y合的控制策略，并將其應用于

3、并網后的控制策略中。這種方法結合了神經網絡和內?？刂频膬烖c，利用了神經網絡的在線學習功能及時地調整內?？刂破髦械目烧{參數，從而增強了系統的魯棒性能和自適應能力。仿真結果驗證了所提出的控制策略的正確性和有效性。
　　深入討論了網側變換器數學模型及電網電壓定向矢量控制下的電壓、電流雙閉環控制策略。網側變換器采用比例諧振控制，具有控制精度高、算法實現簡單等優點，但其穩定性易受到電網波動及負載擾動影響。本文提出了一種包括電網電壓和轉子電流

4、微分信號的前饋控制策略，通過電流微分快速調節網側電流以維持系統功率平衡。與傳統的比例諧振控制相比，前饋控制的引入能有效提高系統對電網波動和轉子變換器負載擾動的抗干擾能力，加快系統動態性能，仿真結果驗證了所提控制策略的正確性和有效性。
　　研究了電網電壓在大幅度和小幅度跌落時的不同低電壓穿越(LVRT)控制策略，仿真結果表明，采用硬件保護電路的Crowbar電阻的阻值選取對于LVRT控制的影響很大。為了進一步研究Crowbar電阻，

5、本文提出了基于Crowbar阻值模糊優化的雙饋風電機組低電壓穿越策略，模糊優化理論應用于雙饋風電機組低電壓穿越時Crowbar阻值設計是一種全新的方法。本文從機組安全約束角度出發，根據模糊優化機理及阻值約束關系，建立Crowbar阻值模糊集隸屬函數及模糊目標函數。仿真結果表明優化后的Crowbar阻值可以顯著增強雙饋機組的低電壓穿越能力，有效提高風電系統的安全可靠性。
　　在前期搭建的一套15kW變速恒頻雙饋風力發電實驗平臺上進行