發(fā)布時(shí)間：2020-10-21 14:15

　　 隨著煤、石油、天然氣等不可再生能源的不斷減少和對(duì)空氣污染的日益加重,風(fēng)能作為可再生的清潔能源發(fā)展?jié)摿薮蟆，F(xiàn)如今風(fēng)電規(guī)模不斷擴(kuò)大,要大規(guī)模開發(fā)利用風(fēng)能,風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行是一種最優(yōu)質(zhì)的選擇。而大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)必定會(huì)影響電能質(zhì)量,因此,我們選擇三相風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)逆變器,并對(duì)其進(jìn)行深入研究。因?yàn)轱L(fēng)具有波動(dòng)性和隨機(jī)性,所以為確保電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全穩(wěn)定,并不能把大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)后的風(fēng)能全部利用,必須要舍棄一部分。為解決這一問題,利用儲(chǔ)能系統(tǒng)是一個(gè)兩全其美的選擇。儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)展到今天已經(jīng)相當(dāng)成熟,技術(shù)種類也越來越多,其中以技術(shù)成熟、存儲(chǔ)量大的抽水蓄能為代表。因此,在風(fēng)蓄聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電的過程中,為消除和降低各方面的干擾帶來的不利影響,保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行并確保風(fēng)電并網(wǎng)輸出功率的高品質(zhì)和可控性,本文從以下三個(gè)方面開展了研究工作:1.結(jié)合電網(wǎng)對(duì)大規(guī)模風(fēng)電接入電力系統(tǒng)的要求和風(fēng)蓄聯(lián)合發(fā)電的運(yùn)行原理,對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究,即大規(guī)模的風(fēng)電入網(wǎng)會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量和調(diào)度帶來一定的影響。2.針對(duì)三相風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)逆變器的模型預(yù)測控制存在大量計(jì)算問題,導(dǎo)致控制指令的時(shí)間延遲,嚴(yán)重阻礙系統(tǒng)應(yīng)用。為此,提出了一種在線簡化有限集模型預(yù)測電流控制算法。該方法基于模型預(yù)測電流模型,利用目標(biāo)函數(shù)對(duì)逆變器輸出的不同電壓矢量進(jìn)行評(píng)估。同時(shí),結(jié)合電壓空間矢量等效變換的原理,引入矢量扇區(qū)判斷法,在保持原有控制性能的基礎(chǔ)上,排除不必要的電壓空間矢量,從而使算法的執(zhí)行時(shí)間大幅縮減,簡化了控制實(shí)現(xiàn)過程。最后建立以帶阻感負(fù)載三相并網(wǎng)逆變器為控制對(duì)象的有限集模型預(yù)測控制仿真模型,分析輸出電流的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提方法的可行性。3.以風(fēng)電預(yù)測為基礎(chǔ),提出了風(fēng)蓄聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)的日前調(diào)度模型,即構(gòu)造了聯(lián)合系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益最大和棄風(fēng)電量最小兩個(gè)目標(biāo)函數(shù),將火電和抽水蓄能機(jī)組的啟/停成本、計(jì)及負(fù)荷和風(fēng)電預(yù)測誤差的旋轉(zhuǎn)備用等相關(guān)約束納入考慮范圍,使模型擬合度增大,接著采用混合多智能體遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化,得到風(fēng)電-抽水蓄能聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)的日前出力計(jì)劃。最后,通過算例對(duì)該模型進(jìn)行了驗(yàn)證,仿真結(jié)果表明了所提出的調(diào)度策略具有一定的可行性。
【學(xué)位單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM614;TM464
【部分圖文】：

為直流母線電壓。吳俊等人（2010）詳細(xì)解釋了該并網(wǎng)逆變器的工作原理。圖2.1 三相并網(wǎng)逆變器Fig.2.1 Three-phase grid connected inverter圖2.1中，Lo是負(fù)載電感、Ro是負(fù)載電阻、eo是負(fù)載反電動(dòng)勢。定義開關(guān)函數(shù)為:10上橋臂導(dǎo)通，下橋臂關(guān)斷上橋臂關(guān)斷，下橋臂導(dǎo)通yS （2.1）功率管S1~S6與控制信號(hào)Sa、Sb、Sc之間的關(guān)系為：

仿真中采樣周期設(shè)定為 25μs，所以選擇式（2.16）所示參考電流計(jì)算方式更好。2.3.3 在線簡化有限集模型預(yù)測控制本文提出的模型預(yù)測電流控制框圖如圖2.2所示。通過預(yù)測系統(tǒng)下一采樣時(shí)刻的參考電流值進(jìn)而預(yù)測參考電壓，對(duì)參考電壓矢量處于的扇區(qū)進(jìn)行確定，接著僅提出其所在扇區(qū)中相近的四個(gè)電壓矢量，將這四個(gè)量作為可能的有效電壓矢量。通過目標(biāo)函數(shù)來計(jì)算參考值和預(yù)測值之間的誤差。用最小目標(biāo)函數(shù)對(duì)應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)作用于下一個(gè)采樣周期。圖2.2 模型預(yù)測電流控制框圖Fig.2.2 Block diagram of MPCFCS-MPC的實(shí)現(xiàn)需要尋找使目標(biāo)函數(shù)最小的開關(guān)狀態(tài)，并在下一時(shí)刻應(yīng)用于逆變器。由此可以看出，由式（2.10）和（2.13）得到，傳統(tǒng)兩電平并網(wǎng)逆變器FCS-MPC，通過計(jì)算8次預(yù)測電流和8次目標(biāo)函數(shù)，才能選出最優(yōu)電壓矢量。2.3.4 控制流程在線簡化模型預(yù)測電流控制流程如圖 2.3 所示。首先對(duì) k 時(shí)刻的電壓和 k 時(shí)刻電流進(jìn)行采樣

第二章 風(fēng)電并網(wǎng)逆變器12圖2.4 電壓空間矢量選擇圖Fig.2.4 Voltage vectors generated by the inverter2.4 仿真結(jié)果為了對(duì)上述預(yù)測控制算法的有效性進(jìn)行驗(yàn)證，本文基于Matlab/Simulink，建立三相并網(wǎng)逆變器FCS-MPC的系統(tǒng)模型，該模型和控制器的參數(shù)如表2。同時(shí)，本文在穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)條件下，對(duì)兩電平三相帶阻感負(fù)載并網(wǎng)逆變器進(jìn)行控制，評(píng)估所提的簡化有限控制集模型預(yù)測方法的性能，并且引入了逆變器輸出電流諧波畸變率（THD），利用它進(jìn)行對(duì)比，以驗(yàn)證兩者的控制效果。仿真和分析的結(jié)果如圖2.5～圖2.9所示。表2 控制器參數(shù)表Table.2 Simulation parameters of system controller參數(shù) 數(shù)值直流電壓 Vdc/V 520負(fù)載反電動(dòng)勢 eo/V 100采樣時(shí)間 Ts/μs 25參考電流 io*/A 10/10-20負(fù)載電阻 Ro/Ω 0.1負(fù)載電感 Lo/mH 20在采樣時(shí)間Ts=25μs時(shí)
【參考文獻(xiàn)】

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