基于平衡流形展开模型的双馈式风电机组有功控制研究

摘要

当风电渗透率大幅增高后，火电机组的调频压力也随之增大，不仅造成火电机组的频繁启停影响其使用寿命，也很大程度上限制了风电的进一步发展。因此，风电机组主动参与电网的有功功率控制势在必行。而风电机组的有功控制系统具有很强的非线性，经典的线性控制方法得不到好的控制效果，而若想使用现代控制理论，一个标准化的模型是十分必要的，因此本文将此前应用于航空发动机的平衡流形展开（EME）模型引入到风电的有功控制问题中，基于EME模型对双馈式风力发电机组（DFIG）有功控制模型的辨识、控制器设计、参与一次调频的策略展开了研究。
　　首先，本文分析了一般非线性系统的EME模型的结构和特点，结合DFIG有功控制的特点，使用辨识的方法建立了DFIG有功控制的非线性标准化模型，并通过仿真对比验证了EME模型的辨识精度，基于DFIG有功控制的实际问题对比了选用不同调度变量和映射方式时对EME模型辨识精度的影响。
　　其次，本文分析了反馈线性化控制器的设计原理，然后又用EME模型的表达形式推导出了基于EME模型的反馈线性化控制器，基于EME模型设计出了用于DFIG有功控制的反馈线性化控制器，对线性化之后的系统使用PID控制器进行校正，并对其线性化效果和控制效果进行了仿真验证。
　　最后，本文将所设计的有功控制器应用于 DFIG参与一次调频的实例中，同时为了充分利用风电机组转速控制的快速性优势，提出了一种分频段调频的DFIG参与电网一次调频的新方法，将电网中不同频段的扰动分开调节，既改善了系统的频率稳定性，又避免了火电机组参与一次调频时输出功率的频繁波动，并在风电渗透率为20%的风火联合调频的模型中验证了所提策略的优势。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状及分析

1.3 本文主要研究内容

第2章 DFIG的平衡流形展开模型

2.1 引言

2.2 基于EME模型的DFIG模型建立

2.3 DFIG有功控制的机理模型

2.4 DFIG有功控制的EME模型辨识

2.5 EME模型辨识精度的影响探究

2.6本章小结

第3章 基于平衡流形展开模型的DFIG有功控制

3.1引言

3.2基于EME模型的反馈线性化控制

3.3 反馈线性化控制器设计

3.4 本章小结

第4章 DFIG参与一次调频策略

4.1 引言

4.2 DFIG参与一次调频的方式

4.3 有功控制系统在一次调频中的应用

4.4 DFIG的分频段调频策略

4.5 分频段调频策略的仿真验证

4.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢