双馈风力发电系统比例谐振控制

摘要

双馈风力发电系统中的变换器仅需处理双馈电机转差功率，即可满足系统的调速要求，性价比较高。辅以相应的控制算法，在实现最大风能捕获的同时，还可以实现有功功率和无功功率的独立调节，有助于提高电力系统的稳定性。因此，双馈风力发电系统在风力发电中得到了广泛应用。
　　 本文主要围绕大容量双馈风力发电系统核心部件-双PWM变换器的控制策略展开研究。首先阐述了双PWM变换器中转子侧变换器和网侧变换器各自的功能和运行目标，分析了网侧变换器在静止坐标系下和同步旋转坐标系下的数学模型，并在此基础上推导电网电压定向矢量控制策略。分析了双馈电机的数学模型，并结合其运行目标，推导出双馈电机定子电压定向矢量控制策略。针对传统的基于PI控制器的矢量控制系统存在电流环结构复杂、难以实现低次谐波补偿的不足，本文引入比例谐振控制器。利用比例谐振控制器可以对正弦量实现无静差控制的特点，在两相静止坐标系下对电流进行调节，简化了控制系统的结构，且方便实现谐波补偿。分别构建了基于比例谐振(PR)控制器的网侧变换器和转子侧变换器矢量控制系统，并在MATLAB中建立了仿真平台，进行了电流调节和谐波补偿的仿真分析，仿真结果表明了该控制策略的有效性。最后，在开发的双馈风力发电系统实验平台上，对网侧变换器PR控制策略进行了实验研究，实验结果表明基于PR控制器的网侧变换器矢量控制系统性能良好。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 国内外风力发电现状及发展趋势

1.2 风力发电机组的组成

1.3 双馈型风力发电系统概述

1.3.1 双馈风力发电系统变流器结构

1.3.2 双馈发电机控制策略

1.4 本文研究意义及主要研究内容

第二章 双PWM变换器矢量控制

2.1 网侧变换器矢量控制

2.1.1 网侧变换器数学模型

2.1.2 网侧变换器电网电压定向矢量控制

2.2 转子侧变换器矢量控制

2.2.1 双馈发电机数学模型

2.2.2 双馈发电机电网电压定向矢量控制

2.3 本章小结

第三章 双馈风力发电系统网侧变换器PR控制

3.1 PR控制器

3.2 基于PR控制器的网侧变换器控制系统

3.2.1 网侧变换器PR控制

3.2.2 网侧变换器PR控制系统谐波补偿性能

3.3 仿真结果分析

3.3.1 仿真模型建立

3.3.2 仿真结果分析

3.4 本章小结

第四章 双馈风力发电系统转子侧变换器PR控制

4.1 基于PR控制器的转子侧变换器控制系统

4.2 仿真分析

4.2.1 仿真模型建立

4.2.2 仿真结果分析

4.3 本章小结

第五章 网侧变换器PR控制实验研究

5.1 控制系统硬件设计

5.2 控制系统软件设计

5.2.1 程序流程图

5.2.2 PR控制器的离散化

5.3 实验结果分析

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢