交流励磁变速恒频风力发电系统的励磁控制研究

论文摘要

风电作为一种重要的可再生能源,对缓解世界能源危机和环境恶化具有重要意义,已经在世界各国得到了广泛应用。仅2010年我国新增加的风电场建设项目就有378个之多。在众多已经运行的和将要建成的风电场中,所使用的主流风力发电机为交流励磁风力发电机(亦称双馈风力发电机),交流励磁风力发电系统具有效率高、容量大,所使用的变流器装置体积小、重量轻、功率容量要求小等特点,因此,对交流励磁风力发电理论和技术的研究具有十分重要的意义。本文对当前风力发电的形势进行分析,并对国内外现阶段的相关技术进行了总结,指出现阶段风电场并网存在的低电压穿越问题;分析了交流励磁风力发电机的运行原理及其主要特点,介绍了风速模型理论和风力机的模型,为风力机的模拟控制建立了基础;在交流励磁风力发电系统的理论基础上,介绍了交流励磁风力发电机的空载并网控制策略,分析了基于定子磁链定向的并网控制策略,提出了不依赖发电机参数的并网控制方法;并对发电机并网后的励磁控制策略进行了分析,对基于线性最优的交流励磁控制策略进行了分析研究,对电网电压跌落故障的发电机暂态过程进行了分析;采用Matlab/Simulink软件进行了线性最优控制策略的仿真研究,并对电网电压跌落故障下的交流励磁控制性能进行了仿真研究。设计并搭建了一套交流励磁风力发电模拟系统,并在此系统上进行了一系列动态模拟试验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 风力发电的现状与发展趋势
• 1.3 变速恒频风电技术的研究现状
• 1.4 选题意义及本文的主要研究内容
• 2 交流励磁变速恒频风电系统的基本理论
• 2.1 交流励磁风力发电机运行原理及其特点
• 2.2 风速模型及风机的基本理论
• 2.3 本章小结
• 3 交流励磁风力发电机的励磁控制策略研究
• 3.1 交流励磁风力发电机的并网控制策略
• 3.2 线性最优励磁控制策略
• 3.3 基于定子磁链定向的矢量控制策略和直接功率控制策略
• 3.4 电网电压跌落故障下交流励磁风力发电机的励磁控制研究
• 3.5 线性最优励磁控制策略的仿真
• 3.6 电网电压跌落故障下的励磁控制策略的仿真
• 3.7 本章小结
• 4 交流励磁变速恒频风力发电模拟系统的研究
• 4.1 交流励磁风力发电模拟系统的结构和参数
• 4.2 交流励磁发电机励磁系统主设备设计
• 4.3 交流励磁系统硬件电路设计
• 4.4 交流励磁控制系统的软件设计
• 4.5 本章小结
• 5 交流励磁变速恒频风力发电系统的动模试验研究
• 5.1 变速恒频试验
• 5.2 空载阶跃试验
• 5.3 单机带负荷试验
• 5.4 并网试验
• 5.5 机端电压调节试验
• 5.6 短路试验
• 5.7 本章小结
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献