發(fā)布時間：2019-04-26 04:21

【摘要】：隨著新能源的日益盛行,風(fēng)能的應(yīng)用吸引了越來越多國家的關(guān)注和研究,而在眾多應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電的發(fā)電技術(shù)中,雙饋風(fēng)力發(fā)電技術(shù)則以其獨(dú)一無二的優(yōu)勢而備受人們重視。但是,風(fēng)能具有隨機(jī)性和不穩(wěn)定性,會引起雙饋風(fēng)力發(fā)電定子側(cè)電網(wǎng)有功功率不穩(wěn)定,這影響了風(fēng)能的廣泛利用。為解決在風(fēng)力發(fā)電中的這一弊端,課題將儲能裝置引入風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中,這樣可以在一定范圍內(nèi)很好的調(diào)整定子側(cè)電網(wǎng)的有功平衡。在傳統(tǒng)的儲能裝置與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)合方式中,儲能裝置位于雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子側(cè),可是在這種結(jié)合方式中,儲能裝置與定子側(cè)電網(wǎng)相連,仍會造成電網(wǎng)的不穩(wěn)定性。課題設(shè)計了一種新型的結(jié)合方式,將儲能裝置與雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)勵磁系統(tǒng)相結(jié)合。當(dāng)風(fēng)能變化時,發(fā)電機(jī)定子側(cè)按電網(wǎng)要求提供有功功率,而多余(或不足)的轉(zhuǎn)差功率,則由轉(zhuǎn)子側(cè)的儲能裝置吸收(或提供),而無需與電網(wǎng)交換能量,從而使發(fā)電機(jī)系統(tǒng)能夠更好的、更穩(wěn)定的為電網(wǎng)提供輸出。儲能裝置通過充放電電路與直流母線進(jìn)行連接,因而充放電電路作為一個重要環(huán)節(jié)會直接影響直流母線兩端電壓的穩(wěn)定性,進(jìn)一步就會影響到雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)勵磁電壓的穩(wěn)定性。針對課題研究應(yīng)用的超級電容器的特有的一些性質(zhì),課題設(shè)計了充放電電路主電路,以及在充電和放電模式下的控制策略,并利用Mat]ab軟件對儲能系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。在利用充放電電路實(shí)現(xiàn)了逆變器直流母線電壓穩(wěn)定的前提下,課題基于SVPWM技術(shù)對勵磁系統(tǒng)的低頻逆變控制策略進(jìn)行了設(shè)計研究,并對其進(jìn)行了仿真分析,結(jié)果表明三相SVPWM逆變器具有很好的低頻電壓輸出特性。論文設(shè)計了交流勵磁系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),研究了交流勵磁系統(tǒng)中網(wǎng)側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的數(shù)學(xué)模型,根據(jù)網(wǎng)側(cè)變換器在雙饋電機(jī)勵磁系統(tǒng)中的作用,利用空間電壓矢量控制技術(shù),設(shè)計了電壓、電流雙閉環(huán)的控制策略;依據(jù)交流勵磁系統(tǒng)對轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的要求,設(shè)計了一種輸出電壓幅值、頻率分別可調(diào)的轉(zhuǎn)子側(cè)變換器控制策略,通過仿真驗(yàn)證,網(wǎng)側(cè)變換器能夠在保持功率因數(shù)為1的條件下輸出穩(wěn)定的直流電壓,且轉(zhuǎn)子側(cè)變換器可以根據(jù)雙饋發(fā)電機(jī)的運(yùn)行需求,輸出幅值、頻率和相位可調(diào)的交流勵磁電流。以此為基礎(chǔ),把轉(zhuǎn)子側(cè)變換器與雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)合,運(yùn)用電壓電流雙閉環(huán)的控制策略,實(shí)現(xiàn)了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)變速恒頻運(yùn)行。為了實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)控制,根據(jù)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn),將雙閉環(huán)控制技術(shù)應(yīng)用在雙饋發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)控制上,研究了一種以網(wǎng)側(cè)電壓參數(shù)為依據(jù),進(jìn)而對轉(zhuǎn)子勵磁電流的幅值、頻率和相位進(jìn)行調(diào)節(jié)的柔性并網(wǎng)控制策略,將并網(wǎng)過程中的沖擊電流控制在合理的范圍內(nèi),最終實(shí)現(xiàn)了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的柔性并網(wǎng)。
[Abstract]:With the increasing popularity of new energy, the application of wind energy has attracted more and more countries' attention and research. Among the many technologies used in wind power generation, doubly-fed wind power generation technology has attracted more and more attention for its unique advantages. However, the randomness and instability of wind energy will cause the instability of active power of doubly-fed wind power generation stator-side grid, which affects the wide use of wind energy. In order to solve this drawback in wind power generation, the energy storage device is introduced into the wind power generation system, so that the active power balance of stator-side power grid can be well adjusted within a certain range. In the traditional combination of energy storage device and wind power generation system, the energy storage device is located at the stator side of the doubly-fed wind generator. However, in this combination mode, the energy storage device is connected to the stator-side power grid, which will still cause the instability of the power network. A new combination method is designed, which combines the energy storage device with the rotor side excitation system of doubly-fed wind generator. When the wind energy changes, the stator side of the generator provides the active power required by the power grid, and the excess (or insufficient) slip power is absorbed (or provided) by the energy storage device on the rotor side without the need to exchange energy with the power grid. So that the generator system can be better, more stable for the power grid to provide output. Energy storage device is connected with DC bus through charge-discharge circuit, so charge-discharge circuit as an important link will directly affect the stability of voltage at both ends of DC bus. Furthermore, the stability of the rotor side excitation voltage of doubly-fed wind generator will be affected. Aiming at the special properties of supercapacitor, the main circuit of charge and discharge circuit and the control strategy in charge and discharge mode are designed, and the energy storage system is simulated by using Mat] ab software. On the premise that the DC bus voltage of the inverter can be stabilized by charge-discharge circuit, the low-frequency inverter control strategy of excitation system based on SVPWM technology is designed and studied, and the simulation analysis is carried out. The results show that the three-phase SVPWM inverter has good low-frequency voltage output characteristics. In this paper, the topology of AC excitation system is designed, and the mathematical models of grid-side and rotor-side converters in AC excitation system are studied. According to the function of network-side converter in excitation system of doubly-fed machine, the space voltage vector control technology is used. The double closed loop control strategy of voltage and current is designed. According to the requirements of AC excitation system for rotor-side converter, a control strategy of rotor-side converter with adjustable output voltage amplitude and frequency is designed, which is verified by simulation. The grid-side converter can output stable DC voltage under the condition that the power factor is 1, and the rotor-side converter can output AC excitation current with adjustable amplitude, frequency and phase according to the operation requirement of doubly-fed generator. Based on this, the rotor-side converter is combined with the doubly-fed wind generator, and the voltage-current double closed-loop control strategy is used to realize the variable speed constant frequency operation of the doubly-fed wind generator. In order to realize grid-connected control, according to the operation characteristics of doubly-fed wind generator, the double-closed-loop control technology is applied to the grid-connected control of doubly-fed generator, and the amplitude of excitation current of rotor is studied on the basis of grid-side voltage parameters. The flexible grid-connected control strategy with frequency and phase adjustment can control the impulse current in the grid-connected process within a reasonable range and finally realize the flexible grid-connection of doubly-fed wind generators.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM315

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;2012年中國風(fēng)電裝機(jī)容量統(tǒng)計[J];風(fēng)能;2013年03期

2 張雪莉;劉其輝;李建寧;李贏;;儲能技術(shù)的發(fā)展及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];電氣應(yīng)用;2012年12期

3 趙洋;梁海泉;張逸成;;電化學(xué)超級電容器建模研究現(xiàn)狀與展望[J];電工技術(shù)學(xué)報;2012年03期

4 朱曉琴;秦生升;;基于SVPWM的直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變換器控制策略[J];鹽城工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年01期

5 馬浩淼;高勇;王立虎;;基于SVPWM三電平變換器的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)[J];電源技術(shù);2012年02期

6 王云飛;尹忠東;申燕飛;;超級電容儲能系統(tǒng)在并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];電氣時代;2011年12期

7 劉登;李輝;孫永奎;;工業(yè)縫紉機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計[J];微特電機(jī);2011年07期

8 王志勇;田樹仁;夏國明;李凱;;綠色儲能元件——超級電容的探討[J];低壓電器;2011年07期

9 鄭恩讓;高飛;;雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J];電機(jī)與控制應(yīng)用;2011年02期

10 熊山;黃守道;黃科元;肖磊;陳自強(qiáng);譚健;;變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)控制[J];微特電機(jī);2010年12期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 賈俊川;雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中雙變流器優(yōu)化聯(lián)合控制[D];華北電力大學(xué)（北京）;2011年

2 王樹文;新型交直交電壓源變換器的調(diào)制技術(shù)及相關(guān)問題的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

3 肖運(yùn)啟;雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)勵磁控制與優(yōu)化運(yùn)行研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2008年

4 任永峰;并網(wǎng)型交流勵磁雙饋電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)研究[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2008年

5 劉其輝;變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行與控制研究[D];浙江大學(xué);2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 林綠浩;分布式電源建模及變速恒頻風(fēng)電系統(tǒng)的控制策略研究[D];長沙理工大學(xué);2012年

2 張翠;變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)研究[D];江南大學(xué);2012年

3 聶晶鑫;風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中儲能技術(shù)的研究[D];西南交通大學(xué);2011年

4 張琳;風(fēng)力發(fā)電用儲能系統(tǒng)的優(yōu)化配置及其仿真研究[D];華中科技大學(xué);2011年

5 劉友偉;變速恒頻雙饋型并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)勵磁控制的研究[D];南京航空航天大學(xué);2011年

6 趙宇;變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)勵磁電源控制策略研究[D];西南交通大學(xué);2010年

7 萬榮婭;變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行控制與仿真研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2010年

8 馬奎安;超級電容器儲能系統(tǒng)中雙向DC/DC變流器設(shè)計[D];浙江大學(xué);2010年

9 楊冬;雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)矢量控制研究[D];安徽理工大學(xué);2009年

10 王宇;雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2009年

，

本文編號：2465747