【摘要】：隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,大力發(fā)展新能源發(fā)電技術(shù)以減少并逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源發(fā)電已成為必然趨勢(shì)。風(fēng)能作為清潔無(wú)污染的可再生能源,蘊(yùn)量豐富,具有巨大的開(kāi)發(fā)潛力,已然成為重要的新能源發(fā)電來(lái)源。雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Doubly Fed Induction Generator,DFIG)是當(dāng)前風(fēng)電市場(chǎng)的主流機(jī)型,其使用的電力電子變流器矢量控制導(dǎo)致了風(fēng)電機(jī)組輸出功率與系統(tǒng)頻率的解耦,使風(fēng)電機(jī)組固有慣量無(wú)法響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化,影響系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定。為了減少大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的影響,本文的研究基于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率控制方法的改進(jìn),以增強(qiáng)風(fēng)電機(jī)組電磁功率與系統(tǒng)頻率的耦合性。主要工作包括:針對(duì)傳統(tǒng)虛擬慣量控制在不同沖擊負(fù)荷和不同風(fēng)況下魯棒性較差的問(wèn)題,本文研究了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的虛擬慣量特性,分析了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用虛擬慣量控制的轉(zhuǎn)速變化與輸出功率的關(guān)系,提出了同時(shí)考慮調(diào)頻效益和調(diào)頻成本的變系數(shù)虛擬慣量控制策略。該控制策略分別以調(diào)頻時(shí)風(fēng)機(jī)輸出功率、轉(zhuǎn)速恢復(fù)時(shí)間衡量調(diào)頻效益、調(diào)頻成本的大小,并采用遺傳算法離線計(jì)算風(fēng)機(jī)不同運(yùn)行狀態(tài)下的調(diào)頻系數(shù)曲線和機(jī)組轉(zhuǎn)速變化程度的最優(yōu)值,以實(shí)現(xiàn)機(jī)組頻率控制系數(shù)隨機(jī)組轉(zhuǎn)速變化而改變。為了進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定,本文結(jié)合雙饋風(fēng)電機(jī)組不同頻率控制策略的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了全風(fēng)況下的虛擬慣性與槳距角協(xié)調(diào)控制策略。所提協(xié)調(diào)控制策略利用了雙饋風(fēng)電機(jī)組虛擬慣性控制響應(yīng)的快速性和槳距角控制響應(yīng)的持續(xù)性,以互補(bǔ)的方式克服了虛擬慣性控制的短暫性和槳距角控制的滯后性。該控制策略根據(jù)機(jī)組在不同風(fēng)速下的運(yùn)行狀態(tài)整定頻率控制系數(shù),保證了全風(fēng)況下的有效性。根據(jù)所提控制策略在Matlab/Simulink軟件平臺(tái)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明所提方法能使風(fēng)電機(jī)在不同運(yùn)行狀態(tài)下較好地響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化,有效抑制系統(tǒng)頻率的快速變化和減小系統(tǒng)頻率偏差,并保證風(fēng)機(jī)自身穩(wěn)定運(yùn)行。
【圖文】：

《全球風(fēng)電市場(chǎng)年度統(tǒng)計(jì)報(bào)告》顯示，２０１７年全球新增裝機(jī)容量５２，５７３ＭＷ，全球累計(jì)逡逑裝機(jī)容量高達(dá)５３９，５８１ＭＷ。近十年來(lái)，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電行業(yè)高速發(fā)展，己成為全球風(fēng)電逡逑市場(chǎng)的重要組成部分，自２００８年到２０１７年全球及我國(guó)的新增風(fēng)電裝機(jī)容量對(duì)比如圖１逡逑所示＿］。逡逑單位：萬(wàn)千瓦逡逑７０００邋邐逡逑６０００邋邐１邐逡逑ＥｊＵｌｊｌｉｌｌ逡逑１１Ｉ邐Ｉ邐■邐Ｍ邐ｌ邐ＩＩ邐Ｉ，逡逑邐２００８邐２００９邐２０１０邐２０１１邐２０１２邐２０１３邐２０１４邐２０１５邐２０１６邐２０１７逡逑■全球邋２６８５邐３８４７．５邐３９０６．２邐４０６３．５邐４５０３邐３６０２．３邐５１６７．５邐６３６３．３邐５４６４．２邐５２５７．３逡逑坪國(guó)丨邋６１５邋丨邋１３８０邋丨邋１８９３邐１７６３邐１２９６邐１６０９邐２３２０邐３０７５邐２３３７邐１９％逡逑圖１－１邋２００８年至２０１７年全球及中國(guó)新增風(fēng)電裝機(jī)容量逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｎｅｗ邋ｉｎｓｔａｌｌｅｄ邋ｃａｐａｃｉｔｙ邋ｏｆ邋ｗｉｎｄ邋ｐｏｗｅｒ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ｗｏｒｌｄ邋ａｎｄ邋Ｃｈｉｎａ邋ｆｒｏｍ邋２００８邋ｔｏ邋２０１７逡逑隨著全球風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的快速發(fā)展，風(fēng)能滲透率不斷提高，風(fēng)電具有的隨機(jī)性和不逡逑確定性對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定的影響也越來(lái)越受到關(guān)注［３］４５］。目前風(fēng)電系統(tǒng)所采用的風(fēng)電機(jī)型主要逡逑分為定速恒頻發(fā)電機(jī)組和變速恒頻發(fā)電機(jī)組，傳統(tǒng)的定速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)緊密耦逡逑合，能夠自動(dòng)為系統(tǒng)提供慣性支持；而隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，，變速恒頻風(fēng)電機(jī)逡逑組因其優(yōu)良的性能快速興起

Ａ為葉尖速比；０為槳距角。逡逑為了進(jìn)一步說(shuō)明風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行特性，根據(jù)上述式（２－１）至式（２－５）的風(fēng)力機(jī)模型逡逑繪制了如下圖２－１變槳距風(fēng)力機(jī)運(yùn)行特性曲線和圖２－２定槳距角風(fēng)力機(jī)運(yùn)行特性曲線［４２］。逡逑０．６邋ｒ逡逑。．５－－－－邋—逡逑ｕ邋０邐５邐１０邐１５邐２０邐２５逡逑風(fēng)力機(jī)葉尖速比逡逑圖２－１變槳距風(fēng)力機(jī)運(yùn)行特性曲線逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－１邋Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ邋ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｖａｒｉａｂｌｅ邋ｐｉｔｃｈ邋ｗｉｎｄ邋ｔｕｒｂｉｎｅ逡逑圖２－１變槳距風(fēng)力機(jī)運(yùn)行特性曲線中，槳距角以２度為極差逐漸增大，而風(fēng)能利用逡逑率Ｃｐ隨槳距角的增大逐漸縮小，風(fēng)力機(jī)捕獲風(fēng)能的效率也逐漸降低；在某固定槳距角下，逡逑風(fēng)能利用率Ｃｐ僅與葉尖速比；Ｌ有關(guān)，即與風(fēng)速、風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)，且隨著葉尖速比；Ｉ的逡逑增大呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)，并出現(xiàn)最大值。圖２－２定槳距風(fēng)力機(jī)運(yùn)行特性曲線為逡逑保持風(fēng)力機(jī)槳距角／？＝0°時(shí)，不同風(fēng)速下的風(fēng)力機(jī)功率和風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速關(guān)系，圖中各個(gè)風(fēng)逡逑速下風(fēng)力機(jī)功率一轉(zhuǎn)速曲線上的最大功率點(diǎn)的連線為風(fēng)力機(jī)的最大功率曲線ｇｐｔ，運(yùn)行逡逑８逡逑
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TM614

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2686828