1.5mw永磁直驱风电机组一次调频控制策略研究

《1.5mw永磁直驱风电机组一次调频控制策略研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要为应对日益严峻的能源和环境问题，风力发电在全球范围内得到了广泛的开发与应用。变速风电机组是当前风电场中的主流机型，也是未来的发展方向，但是其出力与电网频率解耦，最大风能追踪模式下没有预留备用容量，导致机组不具备一次调频能力。变速风电机组大规模接入电网后，势必会降低系统频率稳定性。风电参与电网调频被认为是未来风电场所必备的能力，因此研究风电调频控制策略具有重要的意义。本文以1.5MW永磁直驱风电机组为研究对象，研究在不同工况下风电机组备用容量及一次调频控制策略。主要研究工作如下：（1）分析永磁直驱风电机组的组成与结构，建立包括风轮、变桨执行机构、永磁同步发电机

2、以及变流器在内的机组主要部件的数学模型，并分析了传统有功功率控制策略，为一次调频研究奠定理论基础。（2）针对风电机组没有预留备用容量，不具备一次调频能力，提出超速和变桨协调的主动减载控制策略。该策略可以充分发挥超速控制的优势，避开变桨控制的不足，使机组在全风速下都保持恒定比例的备用容量。在详细分析机组减载时各风速区机组出力特性的基础上，对传统有功功率控制系统进行改进，通过改变转速跟踪曲线和改进传统变桨控制算法实现全风况下机组的主动减载控制。（3）在主动减载的基础上，提出一种基于变调差系数的风电机组一次调频控制策略。该策略模拟常规调频机组的调速器，使风电机组也具有

3、与其类似的功频特性。不同风速时风电机组备用容量不一样，该策略采用变调差系数，调差系数由实时备用容量确定，备用容量越多，承担的不平衡功率就越多，合理利用预留的备用容量。机组根据实时功率和有功增量计算出调频减载比，通过控制减载比改变有功功率实现一次调频。（4）为了验证本文所提出的主动减载控制策略和一次调频控制策略的有效性，在MATLAB/Simulink中建立模型进行仿真。仿真结果表明，基于超速和变桨协调的主动减载控制策略在全风速下可以优先采用超速控制使机组有效达到减载要求，为一次调频预留备用容量。基于变调差系数的风电机组一次调频控制策略可有效提高系统的频率稳定性，

4、减小常规调频机组的压力，合理利用风电机组预留的备用容量。关键词：永磁直驱风电机组，一次调频，主动减载，超速控制，变桨控制IAbstractInordertohandlethemoreandmoresevererproblemsofenergyandenvironmental,windpowerhasbeenwidelydevelopedintheworld.Thevariablespeedwindturbineisthemainstreaminthecurrentwindfarm,anditisalsothefuturedirectionofdevelopmen

5、t,however,itsoutputisdecoupledfromthefrequencyofthepowergrid,andthereisnoreservedcapacityunderthemaximumwindenergytrackingmode,whichleadstothelackofprimaryfrequencyregulationcapabilityoftheunit.Thelarge-scalevariablespeedwindturbineconnecttothegrid,itwillreducethefrequencystabilityof

6、thesystem.Windpowerparticipatinginthefrequencyregulationofthepowergridisconsideredtobethenecessarycapabilityofwindpowerfieldinthefuture.Therefore,itisofgreatsignificancetoresearchthecontrolstrategyofwindpowerfrequencyregulation.Reservedcapacityandprimaryfrequencyregulationcontrolstra

7、tegyofwindturbineunderdifferentworkingconditionswasresearchedinthispaper,inwhichthe1.5MWpermanentmagnetdirect-drivewindturbine(PMWT)istakenastheresearchobject.Followingisthemainresearchwork：(1)ThepaperanalyzesthestructureandconstitutionofPMWTandestablishesthemathematicalmodelofthewin

8、dturbineincl