雙饋型風力發(fā)電機(DFIG)是目前風電市場上兩大主力機型之一,在交流風電場中得到了廣泛應用。由于直流風電技術(shù)與交流風電技術(shù)相比,具有控制方便、價格低廉、無交流電能質(zhì)量指標、更適合遠距離輸電等優(yōu)點,因此為了使DFIG更有效地適用于直流電網(wǎng),本文圍繞雙可控型DFIG系統(tǒng)的控制策略和系統(tǒng)優(yōu)化兩個方面展開研究。具體工作如下:1)雙可控型DFIG系統(tǒng)的控制策略研究針對雙可控型DFIG系統(tǒng)采用雙環(huán)級聯(lián)控制結(jié)構(gòu)所帶來的參數(shù)設(shè)計復雜、控制延遲等問題,本文提出了一種單環(huán)MPC控制策略,并從以下三個方面進行了改進:(1)簡化了系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu),減少了系統(tǒng)控制參數(shù)設(shè)計難度,提高了系統(tǒng)動態(tài)響應能力;(2)采用積分離散化方法解決了二階模型的預測問題,降低了設(shè)計復雜度;(3)為了保護DFIG系統(tǒng),在代價函數(shù)中添加了定、轉(zhuǎn)子電流限制函數(shù)的非線性附加項以防止產(chǎn)生系統(tǒng)過流現(xiàn)象;最后通過仿真和實驗驗證了該控制策略的可行性和有效性。2)雙可控型DFIG系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計研究為降低齒輪箱變比、提高DFIG系統(tǒng)的經(jīng)濟效益,本文提出了一種基于雙可控型DFIG系統(tǒng)的兩級優(yōu)化設(shè)計方案。針對DFIG系統(tǒng)中由齒輪箱系統(tǒng)所導致的系統(tǒng)成本和損耗高的... 

【文章來源】：曲阜師范大學山東省

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

風力機轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速變化曲線圖

第2章雙可控型DFIG系統(tǒng)建模與實驗平臺搭建9（2-2）式中：Topt——最佳轉(zhuǎn)矩；nropt——最佳轉(zhuǎn)速；ωropt——最佳轉(zhuǎn)子角頻率；K1-K4是風力機最大功率曲線系數(shù)，其值分別為0.0667，3.14×10-6，7.0×10-6和111.8。風力機轉(zhuǎn)矩曲線如圖2-2所示，其中實線為最佳機械轉(zhuǎn)矩隨最佳轉(zhuǎn)速和風速變化曲線；虛線分別為風速12和15m/s時機械轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化曲線。圖2-2風力機轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速變化曲線圖2）DFIG數(shù)學模型DFIG系統(tǒng)在三相靜止坐標系下電壓、電流和磁通等物理量和運動方程經(jīng)過如圖2-3所示的同步旋轉(zhuǎn)坐標系變換可表達為式（2-3）—式（2-6）[33-35]：圖2-3同步旋轉(zhuǎn)坐標系下DFIG模型（2-3）2opt1w2w3roptropt4wp**60*2TKVKVKnKVnwpì=++í==sdsd1sqssdsqsq1sdssqrdrdsrqrrdrqrqsrdrrq++++++duRidtduRidtduRidtduRidtywyywyywyywyì=-=í=-=

第3章雙可控型DFIG系統(tǒng)的控制策略研究24（3-20）3.3.4雙可控型DFIG系統(tǒng)控制策略框圖通過以上分析，可以得到如圖3-1所示的系統(tǒng)控制框圖。其中，Vm，θm，isabc和irabc分別為輸入的風速、轉(zhuǎn)子角度和定轉(zhuǎn)子的三相電流。MPPT模塊通過實時風速輸出最佳轉(zhuǎn)子角頻率ωr*。根據(jù)式（3-18）和式（3-19），可以得到轉(zhuǎn)子電流和定子磁通的參考值ird*，ψsd*,ψsq*。通過延時補償模塊（3-13）可以獲得當前時刻的轉(zhuǎn)子與定子電流ird(k)，irq(k)，isd(k)，isq(k)。根據(jù)式（2-4），可以獲得定子磁通的估計值。通過DFIG預測模型分別得到下一時刻的轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子角頻率和定子磁通，并采用代價函數(shù)（3-14）從對八個電壓矢量進行選擇并輸出最優(yōu)開關(guān)狀態(tài)Srabc,Ssabc，從而得到此時對應的最優(yōu)控制率。圖3-1基于定子磁通定向的單環(huán)MPC控制策略3.4雙可控型DFIG系統(tǒng)仿真驗證為了驗證本章所提控制策略的可行性和有效性，搭建了如圖2-8所示的DFIG系統(tǒng)，系統(tǒng)參數(shù)如表2-1所示，并且通過以下三種情況對系統(tǒng)性能進行分析。（1）當風速發(fā)生變化時分析所提單環(huán)MPC控制策略對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)性能的影響；（2）分析代價函數(shù)中電流限制函數(shù)對系統(tǒng)性能的影響；（3）對比分析雙環(huán)PI-MPC控制策略與所提單環(huán)MPC控制策略對系統(tǒng)性能的影響。*p4wrropt2(*)60pnKVw=w=


本文編號：2915644