本文關(guān)鍵詞：雙饋型風(fēng)力發(fā)電機組轉(zhuǎn)子側(cè)變流器設(shè)計及實現(xiàn)　出處：《曲阜師范大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著霧霾天氣的日益增多,人們對于環(huán)境、資源、可持續(xù)發(fā)展等問題的關(guān)注也越來越多,因此對風(fēng)能、太陽能等新能源的研究與開發(fā)得到了國家的大力支持。目前雙饋型風(fēng)力發(fā)電機以其高效的風(fēng)能利用率、優(yōu)良的低電壓穿越能力、穩(wěn)定的并網(wǎng)性能已被廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中。在雙饋型風(fēng)電機組中,其變流器主要使用背靠背結(jié)構(gòu),其中轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的主要作用是通過對雙饋型風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)子實施有效勵磁控制,實現(xiàn)變速恒頻控制,定子側(cè)有功、無功功率的解耦控制和最大功率點跟蹤捕獲等控制目標(biāo)。本文主要對雙饋型風(fēng)力發(fā)電機組轉(zhuǎn)子側(cè)變流器進行研究與設(shè)計,并搭建實驗平臺,在不同風(fēng)速下轉(zhuǎn)子側(cè)變流器采用基于定子電壓定向矢量控制策略實現(xiàn)系統(tǒng)控制目標(biāo)。主要內(nèi)容包括:首先研究了雙饋型風(fēng)電機組轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的發(fā)展現(xiàn)狀,闡述了以轉(zhuǎn)子側(cè)變流器為控制核心的雙饋型風(fēng)力發(fā)電背靠背變流器系統(tǒng),分析轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的現(xiàn)有控制策略。其次建立了饋型風(fēng)力發(fā)電機和轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的常規(guī)數(shù)學(xué)模型與dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型;詳細(xì)分析推導(dǎo)了轉(zhuǎn)子側(cè)變流器基于定子電壓定向矢量控制的控制策略,此種控制策略直接觀測電壓,比觀測磁鏈更加準(zhǔn)確,且受發(fā)電機動態(tài)擾動小,控制穩(wěn)定。第三,對雙饋風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)子側(cè)變流器軟硬件進行設(shè)計。硬件設(shè)計包括一次回路設(shè)計與器件選型,二次回路設(shè)計與器件選型;軟件設(shè)計包括角度整定、系統(tǒng)平滑啟動、變速恒頻控制,亞同步、同步、超同步狀態(tài)的切換控制。最后搭建了雙饋型風(fēng)力模擬發(fā)電實驗平臺,包括轉(zhuǎn)子側(cè)變流器實驗平臺和風(fēng)力機控制器的設(shè)計與搭建。在平臺搭建完成后,進行了不同風(fēng)速下轉(zhuǎn)子側(cè)變流器勵磁控制實驗。實驗結(jié)果表明,在不同風(fēng)速下,轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制穩(wěn)定,響應(yīng)速度快,能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)平滑啟動,亞同步、同步、超同步的穩(wěn)定運行和狀態(tài)切換,變速恒頻控制和最大功率點跟蹤控制,實驗達到預(yù)期目標(biāo)。
[Abstract]:With the increasing of haze weather, people pay more and more attention to the environment, resources, sustainable development and so on, so they pay more attention to wind energy. The research and development of new energy, such as solar energy, has been greatly supported by the country. At present, doubly-fed wind turbines have high efficiency of wind energy utilization and excellent low voltage traversing capacity. Stable grid-connected performance has been widely used in wind power system. In doubly-fed wind turbine, its converter mainly uses back-to-back structure. The main function of rotor side converter is to realize variable speed constant frequency control and stator side active power through effective excitation control to the rotor of doubly-fed wind turbine. Decoupling control of reactive power and maximum power point tracking acquisition. This paper mainly studies and designs the rotor side converter of doubly-fed wind turbine and builds the experimental platform. The rotor side converter based on stator voltage oriented vector control strategy is adopted to achieve the control objectives under different wind speeds. The main contents are as follows: firstly, the development status of rotor side converter of doubly-fed wind turbine is studied. The back-to-back converter system of double-fed wind power generation with rotor side converter as the control core is described in this paper. The existing control strategies of rotor side converter are analyzed. Secondly, the conventional mathematical model of feed type wind turbine and rotor side converter and the mathematical model of dq synchronous rotating coordinate system are established. The control strategy of rotor side converter based on stator voltage oriented vector control is analyzed and deduced in detail. This control strategy is more accurate than observing flux chain and is less disturbed by generator. Thirdly, the hardware and software of the doubly-fed wind turbine rotor side converter are designed. The hardware design includes primary circuit design and device selection, secondary circuit design and device selection. The software design includes angle setting, system smooth start, variable speed constant frequency control, sub-synchronous, synchronous, supersonic state switching control. Finally, a doubly-fed wind power generation simulation experimental platform is built. It includes the design and construction of rotor side converter experimental platform and wind turbine controller. After the platform is built, the excitation control experiment of rotor side converter under different wind speed is carried out. The experimental results show that under different wind speed. The rotor side converter has the advantages of stable control, fast response, smooth start, sub-synchronous, synchronous, supersonic operation and state switching, variable speed constant frequency control and maximum power point tracking control. The experiment achieved the desired goal.
【學(xué)位授予單位】：曲阜師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM315;TM46

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本文編號：1369017