本文關鍵詞：DFIG風電場的VSC-HVDC換流站控制的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：為了實施可持續(xù)發(fā)展的國家基本戰(zhàn)略,風能作為開發(fā)和利用技術較為成熟的可再生能源,得到了大力發(fā)展。而由雙饋感應發(fā)電機(doubly-fed induction generator,DFIG)構成的風力發(fā)電系統(tǒng)可以實現(xiàn)變速恒頻控制,提高了風能的捕獲效率和機組容量,得到了越來越廣泛的應用。但是風電場的選址往往較偏,遠離大城市負荷中心,所以風電的遠距離傳輸和并網顯得也越來越重要。而隨著全控型電力電子器件制造技術的發(fā)展,基于電壓源換流器的高壓直流輸電技術(high voltage direct current transmission based on voltage source converter,VSC-HVDC)得到迅速發(fā)展,可以實現(xiàn)有功和無功的解耦控制。但是風能本身的間歇性造成的功率波動和電網本身的擾動對風電并網系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性的影響已經成為風力新能源發(fā)電的障礙。為了提高VSC-HVDC系統(tǒng)對DFIG風電場功率波動的適應性,需要對DFIG風電場的VSC-HVDC系統(tǒng)的控制策略進行研究。論文首先介紹了DFIG的工作原理以及基于定子電壓定向的矢量控制策略,并建立了三相靜止坐標系下和兩相同步旋轉坐標系下DFIG的數學模型,實現(xiàn)了雙PWM變換器的單位功率因數運行和直流母線電壓的穩(wěn)定,同樣也實現(xiàn)了對DFIG有功、無功功率的解耦控制;其次,在三相靜止坐標系下和兩相同步旋轉坐標系下建立了VSC-HVDC系統(tǒng)的數學模型,對VSC-HVDC的工作特性進行分析,并對VSC-HVDC系統(tǒng)的換流站級控制方法進行討論。為了驗證理論分析得到的數學模型以及控制策略的正確性,在Matlab/Simulink平臺上分別搭建了DFIG模型和兩端連接有源網絡的VSC-HVDC系統(tǒng),第二章的仿真結果驗證了DFIG的運行特性和矢量控制策略。第四章將模糊免疫PID的控制方法應用于雙閉環(huán)控制結構的內環(huán)電流控制器,并在Matlab/Simulink平臺上搭建模型,與傳統(tǒng)的經工程整定方法設計的雙閉環(huán)比例-積分(proportion integration,PI)控制器進行對比,仿真驗證所設計的控制器具有更好功率跟蹤性能和抗擾性能。最后,在第二章和第四章的基礎上,在Matlab/Simulink平臺上搭建了DFIG風電場的VSC-HVDC系統(tǒng)模型,用分段控制對第四章設計的控制器進行改進,改善了功率進入穩(wěn)態(tài)后的波形,并且驗證了該控制器在DFIG風電場并網的VSC-HVDC系統(tǒng)的有效性,為工程實踐提供了一種方案,具有一定的參考價值。
【關鍵詞】：風力發(fā)電 柔性直流輸電 雙饋電機 模糊免疫PID控制
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 DFIG控制策略的國內外研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 VSC-HVDC建模的國內外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 VSC-HVDC系統(tǒng)換流站控制策略的國內外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文主要研究內容14-16
• 第二章 DFIG的數學模型及其建模仿真16-33
• 2.1 DFIG的工作原理及數學模型16-23
• 2.1.1 DFIG的工作原理16-19
• 2.1.2 DFIG的數學模型19-23
• 2.2 DFIG的矢量控制策略23-28
• 2.2.1 DFIG的矢量控制策略思路23-24
• 2.2.2 DFIG電機側變換器的控制策略24-26
• 2.2.3 DFIG電網側變換器的控制策略26-28
• 2.3 DFIG系統(tǒng)的仿真28-32
• 2.3.1 仿真參數設置29
• 2.3.2 仿真實驗及結果分析29-32
• 2.4 本章小結32-33
• 第三章 VSC-HVDC系統(tǒng)的數學模型及其控制原理33-47
• 3.1 VSC-HVDC拓撲結構與數學模型33-37
• 3.1.1 VSC-HVDC拓撲結構與運行機理33-34
• 3.1.2 VSC-HVDC換流站在三相靜止abc坐標系下的數學模型34-36
• 3.1.3 VSC-HVDC換流站在兩相同步旋轉d-q坐標系下的數學模型36-37
• 3.2 VSC-HVDC系統(tǒng)的基本控制原理37-45
• 3.2.1 VSC-HVDC系統(tǒng)的系統(tǒng)級控制37-39
• 3.2.2 VSC-HVDC系統(tǒng)的換流站級控制39-45
• 3.2.3 VSC-HVDC系統(tǒng)的換流閥級控制45
• 3.3 本章小結45-47
• 第四章 基于模糊免疫PID的VSC-HVDC系統(tǒng)換流站級控制器的設計47-61
• 4.1 模糊免疫PID機理47-51
• 4.1.1 常規(guī)PID控制的局限性47
• 4.1.2 模糊PID控制的特點及設計47-49
• 4.1.3 免疫反饋控制算法的特點49-51
• 4.2 基于模糊免疫反饋的VSC-HVDC換流站控制器的設計51-56
• 4.2.1 整流側換流站內環(huán)電流控制器的設計51-55
• 4.2.2 整流側換流站外環(huán)功率控制器的設計55
• 4.2.3 逆變側換流站控制器的設計55-56
• 4.3 基于模糊免疫反饋的VSC-HVDC系統(tǒng)的仿真56-60
• 4.3.1 參數設置56-59
• 4.3.2 仿真分析59-60
• 4.4 本章小結60-61
• 第五章 分段模糊免疫PID控制器在DFIG風電場的VSC-HVDC系統(tǒng)的應用仿真61-69
• 5.1 VSC-HVDC的DFIG風電場并網方式分類61
• 5.1.1 VSC-HVDC系統(tǒng)的DFIG風電場分散控制并網61
• 5.1.2 VSC-HVDC系統(tǒng)的DFIG風機集中控制并網61
• 5.2 DFIG風電場的VSC-HVDC系統(tǒng)仿真研究61-68
• 5.2.1 仿真參數設置62
• 5.2.2 仿真分析62-68
• 5.3 本章小結68-69
• 結論69-71
• 參考文獻71-75
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果75-76
• 致謝76-77
• 答辯委員會對論文的評定意見77

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