电网谐波条件下双馈风电机组输出特性分析及控制

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目电网谐波条件下双馈风电机组输出特性分析及控制作者姓名陈学琴学科专业电力系统及其自动化指导教师殷桂梁教授2015年5月国内图书分类号：TM614学校代码：10216UDC：621.3密级：公开工学硕士学位论文电网谐波条件下双馈风电机组输出特性分析及控制硕士研究生：陈学琴导师：殷桂梁教授申请学位：工学硕士学科专业：电力系统及其自动化所在单位：电气工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinPowerSystemandItsAutomationANALYSISA

2、NDCONTROLOFTHEOUTPUTPERFORMANCEOFDFIGUNDERHARMONICGRIDVOLTAGECONDITIONSbyChenXueqinSupervisor:ProfessorYinGuiliangYanshanUniversityMay,2015燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《电网谐波条件下双馈风电机组输出特性分析及控制》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个

3、人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《电网谐波条件下双馈风电机组输出特性分析及控制》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位

4、论文属于不保密□。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要随着风力发电技术的不断发展，变速恒频双馈风力发电机(DoublyFedInductionGenerator,DFIG)以其多种优点成为目前应用最为广泛的机型。但由于DFIG风电系统自身结构及电网的非理想特性等原因，使得理想电网条件下的机组模型无法满足实际的并网控制要求，因此本文主要针对电网谐波条件下DFIG风电机组的输出特性及控制策略展开研究，建立DFIG风电机组在电网谐波条件下的适应性模型。首先，本文深入了解了DFIG风电系统的组成和工作原理，在此基础上对理想电网条件下DFIG风电系

5、统中各主要组成部分的作用及数学模型进行了详细分析，设计了网侧和转子侧变换器的比例-谐振(proportionalresonant,PR)控制策略，并通过MATLAB/Simulink仿真验证了该条件下DFIG风电系统模型的正确性和控制策略的有效性。其次，针对DFIG风电机组在电网谐波条件下的运行特性，研究了电网谐波对DFIG输出特性的影响。通过建立电网谐波条件下DFIG的稳态等效电路，定量分析了典型谐波作用时DFIG输出功率和电磁转矩脉动量的大小及其与谐波含有率之间的关系，绘制了系统动态调节过程中该脉动值的变化曲线，并利用MATLAB/Simulink动

6、态仿真模型加以验证。随后，本文以消除电网谐波对DFIG风电机组输出特性的影响为目标，建立电网谐波条件下DFIG风电系统网侧和转子侧变换器的数学模型，分析并解释了这种运行条件下DFIG输出功率及电磁转矩产生波动的原因。进而从系统控制策略入手，设计电网谐波条件下改进的锁相环以提高系统的的控制精度；并结合输出特性分析提出适当的控制目标，设计DFIG风电系统在电网谐波条件下基于比例-谐振调节器的完整的控制策略，消除DFIG输出功率及转矩的脉动，实现谐波控制。最后，对一台1.5MW双馈风电系统进行MATLAB/Simulink环境下的仿真建模，验证了上述控制策略的

7、可行性和有效性。关键词：电网谐波；双馈风电系统；双PWM变换器；输出特性；比例-谐振控制策略-VI-AbstractAbstractWiththecontinuousdevelopmentofthewindpowertechnologies,DoublyFedInductionGenerator(DFIG)withitsmanyadvantageshasbecomethemostwidelyusedmodels.ConsideringboththestructureofDFIGsystemandthenon-idealcharacteristicsoft

8、hegrid,themathematicalmodelsunderidealgr