双馈风电变流器的谐振控制技术研究
双馈风电变流器的谐振控制技术研究【摘要】:随着风电在电网中所占比重的大幅增加,并网风电机组对电力系统的稳定性影响日益显著。为此,世界各主要风电大国纷纷出台并网导则,对风电机组的运行
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM614;TM46
【目录】:
- 资助5-6
- 致谢6-8
- 摘要8-10
- Abstract10-13
- 目次13-16
- 第1章 绪论16-42
- 1.1 课题背景16-28
- 1.1.1 风能开发的历史必然16-17
- 1.1.2 国内外风电发展概况17-20
- 1.1.3 风电机组并网技术规范20-25
- 1.1.4 当前风电技术研究的热点25-28
- 1.2 电网电压不平衡及谐波畸变时DFIG风电机组的优化运行技术28-32
- 1.2.1 电压不平衡工况对DFIG风电机组的影响及对策28-30
- 1.2.2 电压谐波畸变工况对DFIG风电机组的影响及对策30-31
- 1.2.3 现有研究的不足31-32
- 1.3 电网电压跌落、骤升故障下DFIG风电机组的不脱网运行技术32-38
- 1.3.1 现有的低电压穿越(LVRT)技术32-36
- 1.3.2 现有的高电压穿越(HVRT)技术36-37
- 1.3.3 故障穿越(FRT)技术的发展趋势37-38
- 1.4 谐振控制器及其在DFIG变流器中的应用现状38-39
- 1.4.1 谐振控制器的适用场合38-39
- 1.4.2 谐振控制器研究的不足39
- 1.5 本论文的主要研究内容39-42
- 第2章 谐振控制器及其在双馈风电变流器控制中的应用基础42-82
- 2.1 引言42-43
- 2.2 基于实系数与复系数PI调节器的矢量控制方案性能比较43-50
- 2.2.1 基于实系数PI调节器的直接前馈补偿方案43-45
- 2.2.2 基于复系数PI调节器的间接前馈补偿方案45-46
- 2.2.3 两种电流控制方案的性能比较46-49
- 2.2.4 实验研究49-50
- 2.3 谐振式电流控制器的典型表达与基本特性50-58
- 2.3.1 比例谐振(PR)控制器50-53
- 2.3.2 矢量比例积分(VPI)控制器53-56
- 2.3.3 比例积分谐振(PIR)控制器56-57
- 2.3.4 三种控制器的比较57-58
- 2.4 比例谐振控制器在双馈风电变流器中的工程应用58-72
- 2.4.1 比例谐振控制器参数优化59-62
- 2.4.2 数字控制延时的影响与相位补偿62-64
- 2.4.3 频率自适应比例谐振控制器的数字实现64-66
- 2.4.4 仿真和实验结果66-72
- 2.5 谐振控制器在增强型数字锁相环PLL中的应用72-80
- 2.5.1 数字锁相环(PLL)的研究现状72-74
- 2.5.2 谐振式PLL的工作原理74-77
- 2.5.3 仿真研究和实验验证77-80
- 2.6 本章小结80-82
- 第3章 电网电压不平衡及谐波畸变时DFIG的谐振控制策略82-126
- 3.1 引言82
- 3.2 低次谐波电压对DFIG风电机组的危害评估及应对策略82-96
- 3.2.1 电网含低次谐波电压时DFIG的数学建模82-86
- 3.2.2 适应谐波电网工况的DFIG风电机组谐振电流控制86-92
- 3.2.3 仿真研究与实验验证92-96
- 3.3 电网不平衡且含低次谐波电压时DFIG的模型重构与控制改进96-103
- 3.3.1 转子侧变流器(或DFIG)的数学建模97-101
- 3.3.2 网侧变流器的数学模型101-102
- 3.3.3 电压不平衡及谐波畸变故障的危害评估102-103
- 3.4 电网不平衡且含低次谐波电压时DFIG网侧、转子侧变流器的协同控制103-115
- 3.4.1 转子侧变流器(RSC)的可选控制目标103-105
- 3.4.2 网侧变流器(GSC)的可选控制目标105
- 3.4.3 转子侧、网侧变流器的协同控制105-108
- 3.4.4 仿真研究和实验验证108-115
- 3.5 DFIG网侧、转子侧变流器协同控制方案的工程简化115-119
- 3.5.1 转子侧变流器(RSC)的控制简化115-116
- 3.5.2 网侧变流器(GSC)的控制简化116-119
- 3.6 广义电网谐波条件下DFIG谐振控制策略的拓展应用119-124
- 3.6.1 广义电网谐波条件下DFIG的数学建模119-121
- 3.6.2 广义电网不平衡及谐波条件下DFIG的改进控制121-124
- 3.7 本章小结124-126
- 第4章 双馈风电机组高、低电压穿越运行与谐振控制技术应用126-153
- 4.1 引言126
- 4.2 电网电压骤升对DFIG机组运行性能的影响126-132
- 4.7.1 网侧变流器(GSC)的工作特性126-128
- 4.2.2 转子侧变流器(RSC)的暂态过程128-132
- 4.3 DFIG风电机组的高电压穿越控制策略132-141
- 4.3.1 电网电压骤升期间DFIG定子侧、网侧输出无功电流极限132-135
- 4.3.2 基于谐振控制器的DFIG机组HVRT控制策略135-137
- 4.3.3 仿真研究和实验验证137-141
- 4.4 DFIG风电机组的低电压穿越运行技术141-148
- 4.4.1 低电压穿越运行的三个难点141-144
- 4.4.2 低电压穿越技术中的两个技术关键144-146
- 4.4.3 基于Crowbar保护的DFIG机组LVRT实现方案146-148
- 4.5 DFIG风电机组高、低电压穿越协同控制方案148-151
- 4.5.1 控制和保护系统工作流程148-149
- 4.5.2 仿真和实验研究149-151
- 4.6 本章小结151-153
- 第5章 双馈风电机组实验平台的研发153-169
- 5.1 引言153-154
- 5.2 可编程电网故障模拟电源的设计154-160
- 5.2.1 电压指令算法154-155
- 5.2.2 控制器设计155-156
- 5.2.3 系统构成156-157
- 5.2.4 实验测试结果157-160
- 5.3 DFIG风电机组样机的开发160-168
- 5.3.1 DFIG机组的系统组成160-161
- 5.3.2 DFIG机组的稳态、瞬态性能测试161-168
- 5.4 本章小结168-169
- 第6章 总结与展望169-174
- 6.1 本文的主要结论与创新点169-173
- 6.2 后续研究工作展望173-174
- 附录174-176
- 附录Ⅰ. 2MW DFIG仿真模型参数174
- 附录Ⅱ. 3MW DFIG仿真模型参数174-175
- 附录Ⅲ. 5 .5kW DFIG实验样机参数175-176
- 参考文献176-190
- 攻读博士学位期间取得的研究成果190-191
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