發(fā)布時(shí)間：2017-06-06 12:14

  本文關(guān)鍵詞：DFIG風(fēng)電場(chǎng)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(shí)施可持續(xù)發(fā)展的國家基本戰(zhàn)略,風(fēng)能作為開發(fā)和利用技術(shù)較為成熟的可再生能源,得到了大力發(fā)展。而由雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(doubly-fed induction generator,DFIG)構(gòu)成的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)變速恒頻控制,提高了風(fēng)能的捕獲效率和機(jī)組容量,得到了越來越廣泛的應(yīng)用。但是風(fēng)電場(chǎng)的選址往往較偏,遠(yuǎn)離大城市負(fù)荷中心,所以風(fēng)電的遠(yuǎn)距離傳輸和并網(wǎng)顯得也越來越重要。而隨著全控型電力電子器件制造技術(shù)的發(fā)展,基于電壓源換流器的高壓直流輸電技術(shù)(high voltage direct current transmission based on voltage source converter,VSC-HVDC)得到迅速發(fā)展,可以實(shí)現(xiàn)有功和無功的解耦控制。但是風(fēng)能本身的間歇性造成的功率波動(dòng)和電網(wǎng)本身的擾動(dòng)對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性的影響已經(jīng)成為風(fēng)力新能源發(fā)電的障礙。為了提高VSC-HVDC系統(tǒng)對(duì)DFIG風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)的適應(yīng)性,需要對(duì)DFIG風(fēng)電場(chǎng)的VSC-HVDC系統(tǒng)的控制策略進(jìn)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(biāo)系下和兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下DFIG的數(shù)學(xué)模型,實(shí)現(xiàn)了雙PWM變換器的單位功率因數(shù)運(yùn)行和直流母線電壓的穩(wěn)定,同樣也實(shí)現(xiàn)了對(duì)DFIG有功、無功功率的解耦控制;其次,在三相靜止坐標(biāo)系下和兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下建立了VSC-HVDC系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,對(duì)VSC-HVDC的工作特性進(jìn)行分析,并對(duì)VSC-HVDC系統(tǒng)的換流站級(jí)控制方法進(jìn)行討論。為了驗(yàn)證理論分析得到的數(shù)學(xué)模型以及控制策略的正確性,在Matlab/Simulink平臺(tái)上分別搭建了DFIG模型和兩端連接有源網(wǎng)絡(luò)的VSC-HVDC系統(tǒng),第二章的仿真結(jié)果驗(yàn)證了DFIG的運(yùn)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(yīng)用于雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)的內(nèi)環(huán)電流控制器,并在Matlab/Simulink平臺(tái)上搭建模型,與傳統(tǒng)的經(jīng)工程整定方法設(shè)計(jì)的雙閉環(huán)比例-積分(proportion integration,PI)控制器進(jìn)行對(duì)比,仿真驗(yàn)證所設(shè)計(jì)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(chǔ)上,在Matlab/Simulink平臺(tái)上搭建了DFIG風(fēng)電場(chǎng)的VSC-HVDC系統(tǒng)模型,用分段控制對(duì)第四章設(shè)計(jì)的控制器進(jìn)行改進(jìn),改善了功率進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后的波形,并且驗(yàn)證了該控制器在DFIG風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的VSC-HVDC系統(tǒng)的有效性,為工程實(shí)踐提供了一種方案,具有一定的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電 柔性直流輸電 雙饋電機(jī) 模糊免疫PID控制
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 DFIG控制策略的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 VSC-HVDC建模的國內(nèi)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(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 第二章 DFIG的數(shù)學(xué)模型及其建模仿真16-33
• 2.1 DFIG的工作原理及數(shù)學(xué)模型16-23
• 2.1.1 DFIG的工作原理16-19
• 2.1.2 DFIG的數(shù)學(xué)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(jī)側(cè)變換器的控制策略24-26
• 2.2.3 DFIG電網(wǎng)側(cè)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(shù)設(shè)置29
• 2.3.2 仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析29-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第三章 VSC-HVDC系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及其控制原理33-47
• 3.1 VSC-HVDC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與數(shù)學(xué)模型33-37
• 3.1.1 VSC-HVDC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與運(yùn)行機(jī)理33-34
• 3.1.2 VSC-HVDC換流站在三相靜止abc坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型34-36
• 3.1.3 VSC-HVDC換流站在兩相同步旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)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(jí)控制37-39
• 3.2.2 VSC-HVDC系統(tǒng)的換流站級(jí)控制39-45
• 3.2.3 VSC-HVDC系統(tǒng)的換流閥級(jí)控制45
• 3.3 本章小結(jié)45-47
• 第四章 基于模糊免疫PID的VSC-HVDC系統(tǒng)換流站級(jí)控制器的設(shè)計(jì)47-61
• 4.1 模糊免疫PID機(jī)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(diǎn)及設(shè)計(jì)47-49
• 4.1.3 免疫反饋控制算法的特點(diǎn)49-51
• 4.2 基于模糊免疫反饋的VSC-HVDC換流站控制器的設(shè)計(jì)51-56
• 4.2.1 整流側(cè)換流站內(nèi)環(huán)電流控制器的設(shè)計(jì)51-55
• 4.2.2 整流側(cè)換流站外環(huán)功率控制器的設(shè)計(jì)55
• 4.2.3 逆變側(cè)換流站控制器的設(shè)計(jì)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(shù)設(shè)置56-59
• 4.3.2 仿真分析59-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 第五章 分段模糊免疫PID控制器在DFIG風(fēng)電場(chǎng)的VSC-HVDC系統(tǒng)的應(yīng)用仿真61-69
• 5.1 VSC-HVDC的DFIG風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)方式分類61
• 5.1.1 VSC-HVDC系統(tǒng)的DFIG風(fēng)電場(chǎng)分散控制并網(wǎng)61
• 5.1.2 VSC-HVDC系統(tǒng)的DFIG風(fēng)機(jī)集中控制并網(wǎng)61
• 5.2 DFIG風(fēng)電場(chǎng)的VSC-HVDC系統(tǒng)仿真研究61-68
• 5.2.1 仿真參數(shù)設(shè)置62
• 5.2.2 仿真分析62-68
• 5.3 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果75-76
• 致謝76-77
• 答辯委員會(huì)對(duì)論文的評(píng)定意見77

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