在能源枯竭與環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重的今天,風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為綠色可再生能源的一個重要途徑。雙饋電機(jī)變速恒頻(VSCF)發(fā)電是通過對轉(zhuǎn)子繞阻的控制來實現(xiàn)的,而轉(zhuǎn)子回路流動的功率是由發(fā)電機(jī)運行范圍所決定的轉(zhuǎn)差功率,因而可以將發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速設(shè)定在整個運行范圍的中間。如果系統(tǒng)運行的轉(zhuǎn)差率范圍為±30%,則最大轉(zhuǎn)差功率僅為發(fā)電機(jī)額定功率的30%,因此交流勵磁變換器的容量可大大減小,從而降低成本。該變換器如果加上良好的控制策略,則系統(tǒng)運行將具有優(yōu)越的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)運行性能,非常適用于風(fēng)能這種隨機(jī)性強(qiáng)的能源形式。本文對變速恒頻雙饋機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的若干關(guān)鍵技術(shù),如空載柔性并網(wǎng)、帶載柔性并網(wǎng)、解列控制、最大功率點跟蹤、電網(wǎng)電壓不平衡運行、低電壓故障穿越等問題進(jìn)行了深入研究,論文的主要工作如下: 根據(jù)交流勵磁變速恒頻風(fēng)力發(fā)電的運行特點,將電網(wǎng)電壓定向的矢量控制方法應(yīng)用在雙饋發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)發(fā)電控制上。研究了一種基于電網(wǎng)電壓定向的雙饋機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電柔性并網(wǎng)控制策略,在變速條件下實現(xiàn)無電流沖擊并網(wǎng)和輸出有功、無功功率的解耦控制,建立了交流勵磁發(fā)電機(jī)柔性并網(wǎng)及穩(wěn)態(tài)運行的控制模型,對柔性并網(wǎng)及其逆過程的解列分別進(jìn)行了仿真和實驗研究。 提出了一種以向電網(wǎng)輸送凈電能最多為目標(biāo)的最大功率點跟蹤控制策略,在不檢測風(fēng)速情況下,能夠自動尋找并跟隨最大功率點,且不依賴風(fēng)力機(jī)最佳功率特性曲線,提高了發(fā)電系統(tǒng)的凈輸出能力,具有良好的動、靜態(tài)性能。仿真和實驗結(jié)果證明了本控制策略的正確性和有效性。 對網(wǎng)側(cè)變換器分別進(jìn)行了幅相控制和直接電流控制策略的研究。結(jié)果表明:幅相控制策略簡單實用,可以得到正弦波電流,且波形諧波小,實現(xiàn)了單位功率因數(shù)運行,但響應(yīng)速度相對較慢;而直接電流控制策略具有網(wǎng)側(cè)電流閉環(huán)控制,使網(wǎng)側(cè)電流動、靜態(tài)性能得到提高,實現(xiàn)對系統(tǒng)參數(shù)的不敏感,增強(qiáng)了電流控制系統(tǒng)的魯棒性,但算法相對復(fù)雜。 在電網(wǎng)不平衡條件下,如果以傳統(tǒng)的電網(wǎng)電壓平衡控制策略設(shè)計PWM整流器,會使系統(tǒng)出現(xiàn)不正常的運行狀態(tài)。為了提高三相PWM整流器的運行性能,本文對電網(wǎng)電壓不平衡情況下三相PWM整流器運行控制策略進(jìn)行了改進(jìn),研究了消除負(fù)序電流和抑制輸入功率二次諧波的控制策略,實現(xiàn)了線電流正弦、負(fù)序輸入電流為零及總無功功率輸入為最小的目標(biāo)。 為了提高VSCF風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運行能力,本文對電網(wǎng)故障時雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越控制(LVRT)進(jìn)行了研究,在不改變系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的情況下,通過改變勵磁控制策略來實現(xiàn)LVRT;在電網(wǎng)故障時使電機(jī)和變換器安全穿越故障,保持不脫網(wǎng)運行,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
標(biāo)簽:
變速恒頻
雙饋
關(guān)鍵技術(shù)
上傳時間:
2013-07-09
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