双馈变速风力发电机组并网运行控制技术研究

摘要

清洁能源是未来解决能源需求的大趋势,在国家十二五规划中就明确提出要大力发展可再生能源,作为清洁能源发电中的风力发电,其技术成熟度和商业可行度都很高,因此成为了清洁能源发展中的宠儿。本文的主要从双馈式风电机组的稳态数学模型和控制策略及低电压穿越控制技术两方面做了研究。
　　在综述了当前主流风力发电系统的类型和特点的基础上,对双馈风电机组运行中涉及到的风力机特性、机组运行工况、风力机变桨距控制技术、双馈风电机组变速恒频发电技术以及矢量控制技术进行了介绍和分析,并在后面建立了基于上述理论的风力机模型。
　　在 DFIG、机侧变流器、网侧变流器物理模型的基础上建立了其三相静止坐标系下的数学模型,应用坐标变换理论将其数学模型转换为两相同步旋转坐标系下,经过公式变换推导出了双馈式风电机组的机网侧变流器的控制策略。机侧变流器为最大风能追踪和功率解耦控制,网侧变流器为单位功率因数运行和直流母线电压控制。搭建了基于上述理论的Simulink数字仿真模型,对上述控制策略进行了验证。
　　介绍了低电压穿越的概念、必要性和世界各主要国家的低电压穿越标准,总结了双馈式风电机组的低电压穿越软、硬件技术方案,并定性分析DFIG电压跌落瞬态特性的基础上搭建了基于转子侧加crowbar保护电路的低电压穿越Simulink仿真模型,仿真结果验证了crowbar保护电路及其控制策略的有效性。

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第1章 绪 论

1.1课题研究背景及意义

1.2 风力发电技术概述

1.3 本文的主要工作

第2章 双馈风电机组基本运行理论和控制技术

2.1 风力机运行特性分析

2.2 双馈风电机组变桨距控制技术2.2.1 机组运行工况分析

2.3 双馈风电机组变速恒频技术

2.4 矢量控制技术

2.5 本章小结

第3章 双馈风电机组机数学模型及控制策略

3.1 双馈异步发电机数学模型

3.2 双馈风电机组机侧变流器控制策略

3.3 双馈风电机组网侧变流器控制策略

3.4 双馈式变速恒频风力发电系统Simulink建模与仿真

3.5 本章小结

第4章 双馈式风电机组低电压穿越运行控制技术

4.1 风电机组低电压穿越简述

4.2 双馈式风电机组低电压穿越技术方案4.2.1 双馈发电机电压跌落瞬态特性

4.3 双馈风电机组低电压穿越控制策略及仿真分析

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和其它科研成果

致谢

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