大容量海上风电机组的并网技术研究

摘要

在中国新能源技术迅猛发展背景的下，风力发电技术应用越来越多，由于海上风力发电具有不占陆地面积、噪音污染小等等优势慢慢成为风力发电的主力军。本文分析了5MW双馈风力发电系统各部分的数学模型以及运行特点，设计了基于定子磁链定向的机侧换流器控制策略与网侧换流器的控制策略，提出了一种基于功率与转速微分信号的改进爬山法的最大功率追踪方法，并且在PSCAD/EMTDC中建立了风速、风力机、换流器的模型。 本文分析了不平衡电网电压特别地对5MW双馈风力发电系统的影响，并且介绍了针对不平衡电网电压的理论分析方法，包括对称分量法、序分量的旋转变换方法等等。然后分析了不平衡电网下的双馈电机和网侧换流器的运行特性，根据双馈电机和网侧换流器的运行特性设计了基于双dq电流的机侧换流器和网侧换流器的控制策略，并在PSCAD/EMTDC中的正常情况的5MW双馈风力发电系统模型的基础上，修改成了不平衡电网电压下的控制策略。设计并实现了双馈风力发电系统硬件实验平台，介绍了平台的主要构成以及各个控制部分的接口设计，然后介绍了基于TMS320F28335DSP板控制电路的网侧换流器和机侧换流器的软件设计，实验平台仿真结果表明，本文的理论研究工作在工程应用上的实用性和有效性，为5MW双馈风力发电系统的变流器的应用打下了理论研究基础。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 海上风电发展现状

1．2．2 风电并网技术研究现状

1．3 本文主要工作

第2章 5MW双馈风电机组建模

2．1 5MW双馈风机发电系统

2．2 风速模型

2．3 风力机模型

2．4 5MW双馈风机机侧换流器及控制模型

2．4．1 机侧换流器及其有功-无功解耦控制原理

2．4．2 机侧换流器控制模型

2．5 5MW双馈风机网侧换流器及控制模型

2．5．1 网侧换流器及其有功-无功解耦控制原理

2．5．2 网侧换流器的控制模型

2．6 5MW双馈风力发电机组的最大功率追踪控制策略研究

2．6．1 常见的最大功率追踪控制策略

2．6．2 基于风速和功率微分信号的改进最大功率追踪控制策略

2．6．3 最大功率追踪控制模型

2．7 5MW双馈风力发电机组的低电压穿越

2．8 5MW双馈风力发电机组模型的仿真

2．8．1 主电路模型

2．8．2 主要输出波形

2．8．3 机侧换流器控制效果

2．8．4 网侧换流器控制效果

2．9 本章小结

第3章 不平衡电网电压下的5MW DFIG机组控制策略

3．1 电网电压三相不平衡

3．1．1 双馈风力发电系统的电压不平衡

3．1．2 不平衡电网电压的理论分析方法

3．2 不平衡电网电压下的5MW双馈风力发电机组的控制策略

3．2．1 不平衡电网电压下双馈电机运行特性

3．2．2 不平衡电网电压下机侧换流器双dq电流算法控制策略

3．2．3 不平衡电网电压下机侧换流器控制模型

3．3 不平衡电网电压下网侧换流器控制策略

3．3．1 不平衡电网电压下网侧换流器运行特性

3．3．2 基于双dq电流控制的网侧换流器控制策略

3．3．3 不平衡电网电压下网侧换流器控制模型

3．4 控制模型仿真结果

3．5 本章小结

第4章 2．2kW DFIG发电仿真实验平台设计与实现

4．1 仿真实验平台的主要硬件构成

4．2 控制部分接口设计

4．3 基于TMS320F28335的控制电路板的设计

4．3．1 机侧换流器软件设计

4．3．2 网侧换流器软件设计

4．4 仿真实验平台的运行试验

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文以及其他成果

致谢