风电并网输出功率的调节及控制

摘要

在能源短缺和环境污染日益严重的今天，作为可再生绿色能源的风能的开发利用具有十分重要的意义。对此，世界各国普遍重视并竞相大力发展，技术上也在推陈出新，不断进步。随着风力发电机组容量的不断增大，提高运行效率、最大程度地利用风能已经成为风力发电技术研究的重要内容，稳定风电在并网时的输出功率也就成为亟待解决的问题。
　　本文研究双馈型异步发电机风力发电系统的运行与控制，内容包括双馈型异步发电机(DFIG)的运行理论、最大风能追踪机理、DFIG有功、无功功率解耦控制及并网控制、双PWM型变换器特性等。
　　本文首先分析DFIG的运行理论，在讨论DFIG的数学模型和等值电路的基础上，深入研究其运行特征和功率关系，为发电机的功率控制器的设计奠定了理论基础。随后，本文从DFIG的通用数学模型出发，将磁场定向矢量控制技术应用到DFIG并网控制中，导出基于定子磁链定向的交流励磁变速恒频风力发电机并网控制策略。该方案实现简单，动态性能和鲁棒性较好。最后，本文利用电力系统仿真软件DIgSILENT建立风电并网系统的控制模型，并分析该模型所具有的结构特性，详细说明风电并网层，风力涡轮机层，以及风机控制层的结构。在此基础上，构建了完整的交流励磁变速恒频风力发电系统仿真模型，设计基于预测控制的控制系统，调节风电并网输出的功率参数，并仿真验证了控制策略的有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 风力发电国内外发展现状

1．3 风电并网研究现状

1．4 本论文主要内容

第2章 双馈型异步发电机的运行原理

2．1 双馈异步发电机的优势

2．2 双馈异步发电机的模型以及坐标变换

2．2．1 双馈异步发电机的数学模型

2．2．2 两相同步速旋转坐标系下的数学模型

2．3 双馈异步发电机的运行特性与功率关系

2．3．1 双馈型异步发电机的运行特性

2．3．2 双馈型异步发电机的功率关系

2．5 最优风功率捕捉控制

2．6 本章小结

第3章 风电并网对系统功率的影响

3．1 风电并网对于功率失衡的影响

3．2 电网电压与功率的关系

3．2．1 功率的传输

3．2．2 电力负荷的电压特性

3．3 电压与功率的重要性

3．3．1 电压的重要性

3．3．2 功率的重要性

3．4 功率与电压的控制

3．5 关于风电并网仿真软件DIgSILENT所用到的部分仿真模块介绍

3．5．1 空气动力学模型

3．5．2 轴系模型

3．5．3 背靠背变流器

3．6 本章小结

第4章 风电并网的功率输出控制及其控制策略

4．1 风电并网控制

4．2 风电并网控制模型

4．2．1 风机并网模型

4．2．2 带有DFIG风机的风场整体控制系统

4．2．3 风场控制层

4．2．4 风力涡轮机层

4．3 预测控制的理论推导

4．3．1 预测控制的特点

4．3．2 动态矩阵(DMC)控制

4．4 参数调整

4．5 仿真结果

4．6 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢