基于双馈电机的并网型风力发电控制策略研究

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1、上海大学硕士学位论文基于双馈电机的并网型风力发电控制策略研究姓名：马祎炜申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：陈国呈20080201上海大学硕士学位论文摘要在能源枯竭与环境污染问题日益严重的今天，风力发电已经成为绿色可再生能源的一个重要研究方向。变速恒频双馈电机风力发电系统由于能大大减小变流器容量而备受人们关注。本文对并网型双馈电机风力发电系统进行了全面理论分析，并进行了大量的仿真和实验研究。文章首先就风力机、双馈发电机的原理及其特性进行分析，然后根据双馈电机的特点对励磁变流器性能提出了具体要求，同时为网侧PWM变流器的控制策略设计提供了准则。在对发电机并网方式的研究中，

2、文章建立了双馈电机的稳态及动态数学模型；在此基础上针对双馈电机的特点，分析比较了柔性空载并网和负载并网两种方式；推导了其并网前的简化模型；并基于电网电压定向，分别制定了并网控制策略，设计了PI调节器；完成仿真及实验验证。在对并网后发电控制的研究中，文章改进了双馈发电机正弦稳态等效电路的数学模型，使其物理意义更加明确；推导了发电机运行时所需的无功功率与转速、定转子电流间的关系；针对桨矩角恒定时功率曲线的单峰特性，提出了一种不依赖最佳风速．功率．转速曲线能自动跟踪曲线极点的方法；在考虑发电机及变流器损耗的基础上，提出了MPPT控制应以系统总输出最大为目标，而不是追求最大风能吸收的观点；根据

3、发电机并网后的模型设计了转速、无功外环和电流内环的控制策略，实现了定子输出有功功率与无功功率的解耦控制，及不依赖最佳风速．功率．转速曲线而自动追踪系统总功率点极点的最大功率点跟踪策略：完成仿真及实验验证。在网侧变流器的研究中，文章设计了带有电流前馈闭环的幅相控制以及基于变流器幽轴模型的直接电流控制两种方案；对控制中采用的SAPWM调制方式与SVPWM方式的一致性进行了推导，并给出了其数字实现方法；对交流侧电感进行了设计；完成仿真及实验验证。关键词：风力发电、变速恒频、双馈发电机、柔性并网、最大功率点跟踪V上海大学硕士学位论文ABSTRACTNowadaystheproblems，lac

4、kofenergyandenvironmentpollution，aremoreandmoreserious．Windpowergenerationisanimportantinvestigationwayasarenewableandno-pollutionenergy．PeoplePaymoreattentiontoVariable·-speedconstant-·frequency(VSCF)windpowergenerationsystembecauseofitssmallercapacityconverter．Inthispaper,thetheoryofwindpowerg

5、enerationsystemwithDoubly-FedInductionGenerator(DFIG)hasbeenanalyzedandalotofsimulationsandexperimentshavebeenfinished．Firstly,thispaperanalysesthebasisandcharacteristicofwilldturbineandDFIGThensomespecificdemandsofACexcitedpowersupplyareproposedaccordingtothecharacteristicsofDFIGandtherulesofth

6、e鲥d—sidePWMconvertercontrolstrategyareprovided．Ontheresearchofgeneratorgrid-connection，thestaticanddynamicstatemathematicalmodelsofDFIGarebuilt．AccordingtothecharacteristicsofDFIGthispapercomparestwomethodsofflexiblegrid—connection：idlegdd-connectionandloadgrid—connection．Thesimplifiedmathematic

7、almodelsbeforegrid—connectionarededuced．Thecontrolstrategiesof鲥d·connectionbasedon鲥dvoltageorientationandthePIregulationaredesignedrespectively．Thesimulationsandexperimentsarefinished．Ontheresearchofgeneratingcontrolaftergri