风力发电网侧lcl-vsr及其电压跌落控制的研究

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1、风力发电网0[I]LCL-VSC及其电压跌落控制的研究摘要网侧变流器在风力发电机组中一直扮演着重要的角色，而随着系统功率等级的增加，LCL滤波器在并网变流器中的应用也越来越广泛。由于LCL滤波器为三阶系统，控制比较复杂，稳定性变差，且目前的常用的控策略未能实现网侧电流直接控制。针对这些缺点，首先对带LCL型滤波器的三相电压型PWM变流器(LCL．VSC)进行数学建模，研究系统中各变量对控制的影响，从而为控制策略的提出奠定充分的理论基础。在对控制对象充分研究的基础上，提出基于陷波算法的有源阻尼控制，并对前馈变量做了合理的选择，

2、从而实现了网侧电流直接控制。由于此方法需要滤波电容电流值，为了不增加传感器数量，本文进一步引入虚拟磁链的概念，可以很好的对电容电流进行估算。网侧变流器需要克服的另一个问题就是电压跌落。随着风力发电在电网中的比例日益增加，电网对风电机组的要求也越来越高，低电压穿越技术(LVRT)就是其中一项重要指标。’要实现此控制策略，很重要的一点就是在电网电压跌落条件下能够很好的对网侧变流器进行控制，使得直流侧电压稳定在一定范围内。本文结合风力发电机组中常用的交直交结构，，将功率平衡概念引入并网变流器控制。对于一般性的扰动，可以很好的维持直

3、流侧电压恒定，而对于电压跌落不严重的情况能够很好限制直流侧电压波动，保证对双馈电机的控制性能，避免撬棒的不必要投切。文章还在功率平衡控制基础上，为了能够对直流侧支撑电容进行定量分析，进一步引入电容值最小化设计。考虑在某种极端条件下，所能导致的直流侧电压波动幅值，结合设计约束条件，可以很快计算出直流侧电容理论最小值。在电压跌落控制中，结合变流器的容量，适当放宽直流侧电容设计裕度，可以进一步完善网侧变流器的电压跌落控制。这种方法对实际系统设计也具有很好的理论指导意义。完成了15KYA交直交实验样机的研制，包括带LCL滤波器的并网

4、变流器侧(LCL．VSC)及负载逆变器侧。观测在本文所提有源阻尼方案加入前后系统各变量的波形，．与理论分析及仿真相吻合，验证了有源阻尼对改善系统稳定的有效性；对电压跌落控制也做了相关实验，在一定程度程度上证明了本文所述理论的正确性。关键词：风力发电；LCL：陷波算法；功率平衡控制；电压跌落ResearchOllControlofGrid．sideLCL．VSRAndItsResponsestoVoltageDipforWindPowerGenerationAbstractThegrid-sideconverterplaysa

5、veryimportantroleinthewindpowergeneration．，withtheincreaseofsystempowerrating，LCLfilterareincreasinglybeingusedingrid—sideconverter．Asforthethird．ordersystem，whosecontrolismorecomplexcontrol，andstabilitydecrease．thecontrolstrategYcommonlyusedcannotachievethegrid．si

6、decurrent．directcontr01．Inresponsetotheseshortcomings，firstly,mathematicalmodelofthree．phasevoltagesourcePWMconverter、Ⅳi廿lLCLfilterfLCL．vsc)isestablished．Theimpactofvariousvariablesisbeingstudied，whichbuildupalladequatetheoryoffoundationforcontrolstrategyproposed．B

7、asingonfullstudyingonthecontrolobject，anovelcontrolstrategyofLCL-VSCbasedonnotchconceptisproposed．Inordertoachieveagrid—sidecurrent—directcontrol，thefeedforwardvariablesaremadeareasonablechoice．Becausethismethodrequiresthefiltercapacitorcurrentvalue，inordernottoinc

8、reasethenumberofsensors，thisPaperintroducestheconceptofvirtualflux．whichCallestimatethecapacitivecurrent．Toovercomeanotherproblemofgride．sideconv