【摘要】：針對并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電的隨機(jī)波動,在風(fēng)電場配置規(guī)模化電池儲能系統(tǒng),采用結(jié)構(gòu)簡單且控制性能良好的永磁同步風(fēng)電機(jī)組,構(gòu)建風(fēng)儲聯(lián)合并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)模型并實現(xiàn)其運行控制�；谧畲蠊β什东@和有功無功解耦控制設(shè)計風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng),懫用定周期比控制策略和反饋線性化理論實現(xiàn)電池儲能系統(tǒng)的功率傳輸控制。在PSCAD/EMTDC仿真軟件中搭建了風(fēng)儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)仿真模型,結(jié)果表明,懫用定周期比控制策略和反饋線性化理論設(shè)計電池儲能單元可以快速跟蹤參考控制指令,實現(xiàn)對風(fēng)電功率波動的平抑,進(jìn)而驗證了所提出風(fēng)儲聯(lián)合并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)模型和控制系統(tǒng)的有效性。
【圖文】：

率捕獲和有功無功解耦控制設(shè)計風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)，懫用定周期比控制策略和反饋線性化理論實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的功率傳輸控制。最后基于PSCAD/EMTDC電磁暫態(tài)軟件搭建了風(fēng)儲聯(lián)合并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)仿真平臺，以平抑風(fēng)電功率的波動為目標(biāo)設(shè)計風(fēng)速突變與隨機(jī)風(fēng)速下的典型算例，驗證了模型和控制系統(tǒng)的正確性和有效性。1風(fēng)儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)模型與控制1．1風(fēng)力發(fā)電模型與控制系統(tǒng)直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有轉(zhuǎn)速可調(diào)、效率高、控制靈活等特點［17－18］，因此，基于永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)構(gòu)建風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1，主要包括風(fēng)力機(jī)，發(fā)電機(jī)和背靠背變流器等。圖1永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)Fig．1Structureofpermanentmagnetwindturbine風(fēng)力機(jī)從空氣中捕獲的風(fēng)能由下式可確定［19］Pm=12ρπＲ2v3wCp(β，λ)。(1)其中Cp(β，λ)=0．22(116λi－0．4β－5)e－12．5λi。(2)式中:ρ為空氣的密度，kg/m3;Ｒ為風(fēng)力機(jī)葉片半徑，m;vw為風(fēng)速，m/s;Cp為風(fēng)能利用系數(shù);β為葉片的槳距角;λ為風(fēng)力機(jī)葉尖速比;ω為風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速，rad/s。同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下永磁同步發(fā)電機(jī)的電壓方程［20］:Usd=－Ｒsisd－ωrψsq+dψsddt，Usq=－Ｒsisq+ωrψsd+dψsqdt}。(3)第5期李軍徽等:風(fēng)儲聯(lián)合并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)建模與運行控制59

2d，u2q=S2qudc=Ldi2qdt+ωLi2d+Ｒi2q+e2q，，Cdudcdt=S2did+S2qiq－idc1。(5)式中:u2d、u2q為分別為變流器d、q軸輸出電壓的基波分量;S2d、S2q為dq坐標(biāo)系下的變流器開關(guān)量;udc為直流電壓;i2d、i2q為網(wǎng)側(cè)dq軸電流;ω為電網(wǎng)角頻率;L、Ｒ分別為網(wǎng)側(cè)變流器與電網(wǎng)之間的連接電感及等值電阻;ed、eq為電網(wǎng)d、q軸電壓，idc1為發(fā)電機(jī)側(cè)變流器流入直流電容的直流電流。永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的整體控制圖如圖2所示，主要由風(fēng)力機(jī)的槳距角控制、發(fā)電機(jī)與網(wǎng)側(cè)變流器的控制組成。發(fā)電機(jī)側(cè)變流器控制的目標(biāo)為將永磁同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的頻率和電壓幅值均變化的交流電整流成直流電，控制風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)最優(yōu)風(fēng)能利用;網(wǎng)側(cè)變流器控制目標(biāo)為將直流電逆變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻率、同幅值的交流電，維持直流側(cè)電壓恒定，并根據(jù)電網(wǎng)需求實現(xiàn)與電網(wǎng)間的無功交換。圖2永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)示意圖Fig．2Diagramofpermanentmagnetwindgeneratorcontrolsystem風(fēng)力機(jī)的槳距角控制以轉(zhuǎn)速ω為反饋量，槳距角為控制對象。當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時，風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速將上升超過額定轉(zhuǎn)速，槳距角控制開始起作用，將發(fā)電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速ω與額定轉(zhuǎn)速ωref比較，經(jīng)PI控制器得到槳距角的控制信號，槳距角伺服系統(tǒng)執(zhí)行后得到風(fēng)力機(jī)葉片的實際槳距角;發(fā)電機(jī)側(cè)變流器控制采用雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，外環(huán)根據(jù)轉(zhuǎn)速－功率最優(yōu)曲線，得到轉(zhuǎn)速ω下有功功率參考值Pref，與經(jīng)過濾波后的定子側(cè)實際的功率值P1比較后，得到q軸電流的參考值iqref，根據(jù)發(fā)電機(jī)的運行狀態(tài)得到d軸電流參考值idref，內(nèi)環(huán)基于前饋解耦控制策略，得到變流器端口處dq軸分量的參考電壓ud2
【作者單位】： 東北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院;國網(wǎng)遼寧省電力有限公司;國網(wǎng)遼寧省電力有限公司沈陽供電公司;
【基金】：國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)資助項目(2013CB228201) 吉林省教育廳“十三五”科學(xué)技術(shù)研究項目(吉教科合字[2016]第88號) 國家電網(wǎng)公司科技項目資助(SGLNSY00FZJS1500191)
【分類號】：TM61

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本文編號：2539528