电网电压不平衡的双馈风电并网控制策略研究

【摘要】：风能是丰富且清洁能源,由于风电场都是建设在较偏远的地区,电网系统较弱,风能具有间歇性和不平衡特点,能够提供源源不断并且稳定的能源是研究的重中之重。论文主要研究电网电压不平衡的双馈风电并网控制策略,设计了电网电压不平衡的DIFG的机侧和电网侧变流器改进的电流环控制器,提高电网电压不平衡的DFIG发电系统的运行性能。首先,采用对称分量法和正负序分量法对不平衡电网进行分析。在电网电压正常时背靠背变流器采用传统矢量控制策略,通过仿真电网电压不平衡时采用传统矢量控制系统,发现定子和转子负序电流,直流母线电压的2倍频脉动,系统有功和无功功率变化。然后,本文采用了基于反Park变换的解耦双同步坐标系的锁相环(DDSRF-PLL)算法,可以得准确的不平衡电网相位。在DSRF下建立的DIFG数学模型和网侧变流器的数学模型。机侧变流器采用基于双dq电流内环控制和参考值解耦网络的DDSRF-PLL电流内环控制策略对比研究。网侧变流器采用基于陷波器的电流内环控制和参考与误差解耦反馈的DDSRF-PLL电流内环控制策略对比研究。通过MATLAB/Simulink对电网电压不平衡的双馈风电系统矢量控制策略进行仿真研究。仿真验证了电网电压不平衡的机侧和网侧变流器采用的控制策略能够有效地实现控制目标和消除故障现象。在5KW模拟双馈风电并网平台对控制算法进行编程调试,验证了电网电压不平衡的机侧与网侧变流器的协同控制策略正确性和有效性。 【关键词】：双馈风电 电网电压不平衡 DDSRF-PLL 陷波器 解耦网络
【学位授予单位】：上海电机学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 课题背景11-15
• 1.1.1 选题背景及意义11-13
• 1.1.2 风力发电技术基本原理13-14
• 1.1.3 变速恒频的双馈风力发电原理14-15
• 1.2 电网电压不平衡的双馈风电并网控制研究现状15-16
• 1.3 论文主要研究内容16-18
• 第二章 电网电压不平衡的双馈风电机组的传统控制与分析18-32
• 2.1 引言18
• 2.2 电网电压不平衡分析18-21
• 2.2.1 三相静止坐标下的不平衡电压分析18-20
• 2.2.2 基于DSRF坐标系下的不平衡电压分析20-21
• 2.3 电网电压不平衡的机侧变流器传统控制与分析21-27
• 2.3.1 基于定子电压定向的机侧变流器控制21-24
• 2.3.2 电网电压不平衡的机侧变流器传统控制仿真与分析24-27
• 2.4 电网电压不平衡的网侧变流器传统控制与分析27-31
• 2.4.1 电网电压平衡的网侧变流器运行控制27-30
• 2.4.2 电网电压不平衡的网侧变流器传统控制仿真与分析30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 电网电压不平衡的双馈风电锁相环与数学模型32-39
• 3.1 引言32
• 3.2 电网电压不平衡的双馈风电锁相环32-34
• 3.2.1 基于DDSRF－PLL模型32-33
• 3.2.2 基于反Park变换的DDSRF－PLL模型33-34
• 3.3 电网电压不平衡的双馈风电数学模型34-38
• 3.3.1 三相不平衡的电机参数34-36
• 3.3.2 电网电压不平衡的双馈风力发电机的数学模型36-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 电网电压不平衡的双馈风电变流器控制39-58
• 4.1 引言39
• 4.2 电网电压不平衡的双馈风电机侧变流器控制39-45
• 4.2.1 电网电压不平衡的双馈风电机侧变流器控制目标与电流指令算法39-42
• 4.2.2 基于DDSRF的机侧变流器双dq电流环控制42-44
• 4.2.3 基于测量值解耦反馈的DDSRF机侧变流器电流环控制44-45
• 4.3 电网电压不平衡的双馈风电网侧变流器控制45-55
• 4.3.1 电网电压不平衡的双馈风电网侧变流器数学模型45-49
• 4.3.2 电网电压不平衡的双馈风电网侧变流器控制目标与电流指令计算49-52
• 4.3.3 基于陷波器的DDSRF网侧变流器电流环控制52-54
• 4.3.4 基于参考和误差解耦反馈的DDSRF网侧变流器电流环控制54-55
• 4.4 机侧与网侧变流器协同控制系统的设计55-56
• 4.5 本章小结56-58
• 第五章 电网电压不平衡的双馈风电变流器控制仿真与实验58-86
• 5.1 引言58
• 5.2 三相不平衡电压的PLL仿真58-60
• 5.3 电网电压不平衡的机侧变流器仿真分析60-68
• 5.3.1 基于DDSRF的机侧变流器双dq电流环控制60-61
• 5.3.2 基于测量值解耦反馈的DDSRF机侧变流器电流环控制仿真61-68
• 5.4 电网电压不平衡的网侧变流器控制仿真68-72
• 5.4.1 基于陷波器的网侧变流器电流环控制仿真分析68-69
• 5.4.2 基于参考和误差解耦反馈的网侧变流器电流环控制仿真分析69-72
• 5.5 机侧与网侧变流器协同控制的仿真与分析72-78
• 5.6 双馈风力发电实验平台的变流器控制实验78-85
• 5.6.1 实验平台系统结构78-79
• 5.6.2 硬件系统设计79-80
• 5.6.3 实验平台实物80-81
• 5.6.4 软件系统结构和设计81-83
• 5.6.5 实验波形与分析83-85
• 5.7 本章小结85-86
• 第六章 总结与展望86-88
• 6.1 总结86-87
• 6.2 展望87-88
• 参考文献88-92
• 致谢92-93
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果93

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