基于虚拟同步发电机的直驱式风电系统控制研究

《基于虚拟同步发电机的直驱式风电系统控制研究》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、ControlStrategyResearchonVirtualSynchronousGeneratorofPermanent-magnetDirect-drivenWindPowerSystemAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaDiscipline:MasterofEngineeringAuthor:HuiminWangSupervisor:A.Prof.XiaohongHaoSchool:SchoolofMechanicalan

2、dElectricalEngineering摘要摘要风能作为全球储能最大、绿色清洁的可再生能源，近年来发展迅猛。在大规模风电并网或风电渗透率高的系统中，由于系统等效惯量减少将会导致系统失稳。为了解决这一问题，本文将虚拟同步发电机控制应用于直驱式风力发电系统，能增大系统惯性，使风力发电系统模拟传统同步发电机的运行特性，能较好地解决由于系统等效惯量降低造成的系统失稳问题。本文提出在直驱式风力发电系统交流侧连接储能，并对其采用虚拟同步发电机控制策略。本文的研究内容如下：首先，归纳虚拟同步发电机研究现状，提出了虚拟同步发电机应用于直驱式风力发电系统的

3、结构，即直驱式风力发电系统交流侧连接储能，采用虚拟同步发电机控制策略。搭建了直驱式永磁风力发电系统，系统控制达到了机侧控功率网侧控电压的目的。为研究虚拟同步发电机控制的直驱式风力发电系统奠定了良好的基础。其次，虚拟同步发电机控制应用于风力发电系统需要采用储能装置，因此，有必要对储能的引入影响电网稳定性的机理进行研究。基于电磁转矩分析法，通过建立含储能装置的单机无穷大电力系统的机电时间尺度数学模型，对单机无穷大系统中储能装置抑制电网功率振荡的机理进行了研究，解释了不同控制策略影响电网等效惯性系数、同步系数与阻尼系数的原理。最后，设计虚拟同步发电

4、机控制算法，并将虚拟同步发电机控制应用于储能离网、储能并网、直驱式风力发电系统并网条件下进行仿真分析。仿真验证了虚拟同步发电机控制能增大系统等效惯量，且系统等效惯量随转动惯量参数的增大而增大；虚拟同步发电机具有与同步发电机相同的并网调节特性，能与同步发电机分配负荷功率；直驱式风力发电系统采用虚拟同步发电机控制策略能平抑输出功率波动，从而提升系统稳定性。在此基础上，采用半实物仿真实验验证了虚拟同步发电机控制策略的可行性。关键词：直驱式风力发电；储能；虚拟同步发电机；虚拟调速器；虚拟励磁调节器IABSTRACTABSTRACTAsthelarge

5、st,greenandcleanrenewableenergyintheworld,windenergyhasdevelopedrapidlyinrecentyears.However,duetotherandomnessandintermittenceofwindenergy,thewindpowergenerationsystemhasagreatimpactonthegridwhenitisconnectedtothegrid,whichisnotconducivetothestabilityofthepowergrid.Inorder

6、tosolvethisproblem,thevirtualsynchronousgeneratorcontrolusedindirectdrivewindpowersystem,notonlysolvestheproblemsoftheimpactofwindpoweronthepowergridcaused,butalsocandealwithlarge-scalewindpowerorhighpenetrationofwindpowersystem.TheideaofdirectdrivewindpowersystemACsideandf

7、edpowerandvirtualsynchronousgeneratorcontrolstrategyproposedinthispapercanalsobeappliedtoothernewenergygenerationsystems.Thecontentsofthispaperareasfollows:First,theresearchstatusofvirtualsynchronousgeneratorissummarized,andthestructureofvirtualsynchronousgeneratorappliedto

8、directdrivewindpowergenerationsystemisproposed,thatis,thedirectdrivewindpowergener