电网不对称骤升故障下双馈风力发电机控制策略研究

摘要

风力发电在本世纪占据世界新能源消费的重要地位。在当今化石能源紧缺的背景下，世界各国都更加重视风力发电的研究。目前，双馈电机的低电压穿越(LVRT)技术日趋成熟，而电网电压骤升对风力发电系统的影响以及双馈电机的高电压穿越(HVRT)技术并没有得到足够的关注。因此本文对高电压穿越下双馈风力发电机系统的控制策略进行研究。　　本文首先推导了双馈风力发电机在电网电压骤升故障下的暂态数学模型，为控制系统设计垫定理论基础。　　锁相环是矢量控制的基础。本文详细介绍了基于二阶广义积分器的锁频锁相环的工作原理。然后在二阶广义积分器中嵌入直流偏量自适应补偿单元以提高其对采样引入的直流偏量的抗扰能力。　　在电网电压不对称骤升故障下，为了提高网侧控制系统的可靠性，设计了无功功率闭环和电容电流闭环分别抑制无功功率和直流电压的脉动。　　在电网电压不对称骤升故障下，考虑线路感抗，分析了转子正负序电流的分配原则，讨论了定子正负序无功电流对机端电压支撑、机端电压不对称度和定子侧无功功率脉动的影响规律，设计了一种柔性的正负序电压闭环的无功功率优化控制策略。　　仿真和实验验证了上述控制策略的可行性和有效性。

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 风力发电研究背景

1．1．1 风力发电及其意义

1．1．2 风力发电技术的研究热点问题

1．2 双馈风力发电机的高电压穿越

1．3 本文研究的主要内容

第二章 电网电压骤升故障下双馈风力发电机的暂态分析

2．1 电网电压骤升故障下双馈风力发电机网侧系统的数学模型

2．2 电网电压骤升故障下双馈风力发电机机侧系统的数学模型

第三章 电网骤升故障下的电压同步技术

3．1 锁相环基本原理

3．2 基于二阶广义积分器的锁频锁相环

3．3 基于二阶广义积分器锁频锁相环直流偏量自适应补偿的改进

3．4 仿真验证

第四章 电网电压骤升故障下网侧系统控制策略

4．1 目前电网电压故障下网侧控制策略概述

4．2 电网电压不对称骤升故障下网侧系统的改进控制策略

4．2．1 网侧无功功率脉动的抑制

4．2．2 网侧直流电压脉动的抑制

4．3 仿真验证

第五章 电网电压骤升故障下机侧系统控制策略

5．1 目前电网电压故障下机侧控制策略概述

5．2 电网电压不对称骤升故障下机侧无功功率优化控制策略

5．2．1 双馈电机定子正负序无功电流的分配

5．2．2 定子侧无功功率的优化控制

5．3 仿真验证

第六章 实验设计及分析

6．1 实验平台设计

6．2 相关实验验证

6．2．1 锁相环实验波形分析

6．2．2 电网电压不对称骤升故障下网侧控制策略的实验波形及分析

6．2．3 电网电压不对称骤升故障下机侧控制策略的实验波形及分析

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

附录1 作者在攻读硕士学位期间发表的论文