本文關(guān)鍵詞：不平衡電網(wǎng)下雙饋風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的研究　出處：《哈爾濱理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：雙饋電機(jī)(Doubly fed induction generator,DFIG)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由于所用變換器容量小、成本低和平滑并網(wǎng)性好的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用,但是隨著風(fēng)力機(jī)組容量不斷的增加,輕微的電網(wǎng)故障將會導(dǎo)致不可預(yù)料的后果。由于電網(wǎng)不是嚴(yán)格對稱的或者總有不可避免的故障發(fā)生,這時按照理想電網(wǎng)下建立的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和所用的控制策略將不能確保系統(tǒng)穩(wěn)定的運(yùn)行,同時還會進(jìn)一步影響電網(wǎng)電能質(zhì)量。所以本文就不平衡電網(wǎng)下的DFIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變換器的數(shù)學(xué)模型及控制策略展開研究,通過分析比較,設(shè)計(jì)了兩個全控型變換器的控制方案,最后通過仿真驗(yàn)證了方案的有效性。本文主要進(jìn)行了如下工作:首先,對DFIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究,推出了變速恒頻運(yùn)行時滿足的條件,同時進(jìn)行了整個系統(tǒng)的能量流動分析,對整個控制系統(tǒng)的功能有一個清晰直觀的了解。其次,建立了DFIG與網(wǎng)側(cè)變換器在平衡電網(wǎng)條件下的數(shù)學(xué)模型,分析了不平衡電網(wǎng)時各變量的組成及相序分離方法,在此基礎(chǔ)上,建立了兩者在不平衡電網(wǎng)情況下的數(shù)學(xué)模型。再次,基于數(shù)學(xué)模型詳細(xì)分析推導(dǎo)了平衡電網(wǎng)下系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)與機(jī)側(cè)變換器的傳統(tǒng)矢量控制系統(tǒng),對所需定子磁鏈幅值的計(jì)算作了詳細(xì)的分析。針對不平衡電網(wǎng)下負(fù)序分量的影響,提出一種基于正向同步速旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下比例積分諧振(Proportional integral resonant,PIR)控制器的矢量控制策略,就其中想要實(shí)現(xiàn)的控制目標(biāo)給出了電流指令值的算法。最后,就本文提出的控制方法對系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析,比較理想電網(wǎng)傳統(tǒng)控制策略與不平衡電網(wǎng)下的控制策略在一相電網(wǎng)電壓降落時的仿真結(jié)果,結(jié)果表明,本文所提方法可大大減弱故障所帶來的影響。選擇STM32F103RB作為核心控制器搭建了實(shí)驗(yàn)平臺,進(jìn)行系統(tǒng)在理想電網(wǎng)條件下采用傳統(tǒng)矢量控制的實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)變速恒頻運(yùn)行和平滑并網(wǎng)。
[Abstract]:The Doubly fed induction Generator (DFIGG) wind power system has a small capacity because of its small capacity. The advantages of low cost and good smoothness are widely used, but with the increase of wind turbine capacity. Minor grid failures can lead to unpredictable consequences. Because the grid is not strictly symmetrical or there are always inevitable failures. At this time, the system mathematical model and control strategy established under the ideal power grid will not ensure the stable operation of the system. At the same time, it will further affect the power quality of the grid. So this paper studies the mathematical model and control strategy of DFIG wind power system converter under unbalanced power grid, through analysis and comparison. Two full control converter control schemes are designed. Finally, the effectiveness of the scheme is verified by simulation. The main work of this paper is as follows: first. The generator theory of DFIG wind power system is analyzed in detail, and the condition of variable speed constant frequency operation is deduced. At the same time, the energy flow analysis of the whole system is carried out. The function of the whole control system has a clear and intuitive understanding. Secondly, the mathematical model of DFIG and grid-side converter under the condition of balanced power grid is established. The composition of each variable and the method of phase sequence separation in unbalanced power network are analyzed. On this basis, the mathematical model of the two variables in the case of unbalanced power grid is established. Thirdly. Based on the mathematical model, the traditional vector control system is derived for balancing the power system between the network side and the machine side. The calculation of stator flux amplitude is analyzed in detail. A vector control strategy based on proportional integral resonance (Pi) controller in forward synchronous rotating coordinate system is proposed. The algorithm of the current instruction value is given for the desired control target. Finally, the simulation analysis of the control method proposed in this paper is carried out. The simulation results of ideal traditional control strategy and unbalanced control strategy in one-phase network voltage drop are compared, and the results show that. The method proposed in this paper can greatly reduce the impact of the fault. STM32F103RB is selected as the core controller to build the experimental platform. The experimental results show that the system can realize variable speed constant frequency operation and smooth grid connection.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM614

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本文編號：1419857