论文摘要
随着可再生能源越来越受到重视,风能近年来倍受关注,风能的开发和利用成为当前绿色能源中最具实用前景发电技术之一。风能作为清洁能源的重要组成部分,取之不尽,用之不竭,无污染。同时,风电场建设周期短,见效快,建成后运行成本低,维护工作量不大。大功率双馈风力发电系统是目前的主流风力发电系统之一。在双馈型变速恒频风力发电系统中,由于风速的变化,发电机的输出为变压变频交流电。双PWM变流器通过向双馈发电机的转子绕组中注入转差频率的电流进行励磁,可以调节定子侧感应电压,实现柔性并网。并网后网侧变流器与转子侧变流器配合运行,实现能量的双向流动。从国际风力发电技术发展的趋势来看,风力发电机组的容量越来越大,陆地风力发电机主流机型单机容量在1.5MW、2MW,海上风力发电机主流机型单机容量在3MW、5MW。随着单机容量的不断增大,单个并网变流器已经远不能满足要求。如果采用更大功率的功率器件,耗费成本会更大,因此变流器并联运行变得愈发重要。多台变流器并联运行不仅可以提高整机的功率等级,而且提高了系统的可靠性和灵活性,但会在并联变流器之间带来环流。本文主要研究内容是双馈风力发电系统中网侧并联变流器环流控制。本文对并联网侧变流器中三相电流在旋转坐标系下的零序分量的控制策略进行了深入分析探讨,并提出了在传统控制策略基础上增加一个零序电流环以控制零序环流。论文首先介绍了目前风力发电技术的研究现状,分析了变速恒频双馈风力发电系统的运行原理。然后,建立双馈风力发电系统的数学模型,分析了PWM型变流器的基本结构,提出了网侧单台和并联变流器的控制策略,以及基于定子磁场定向的双馈风力发电机侧变流器控制方式。最后,搭建仿真和实验平台,对变速恒频双馈风力发电和网侧变流器并联相关理论进行验证,仿真和实验的结果证明了控制策略的有效性。
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