收藏本站
《天津大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

低电压故障下双馈风力发电系统特性分析与运行控制

宋战锋  
【摘要】: 变速恒频双馈风力发电系统的电机结构与绕线式异步电机类似,转子经双向功率变换器与电网连接,流过转子电路的功率为转差功率,降低了变频器成本,通过改变双向功率变换器电子器件导通角调节转子电流的幅值、相位和频率可实现有功和无功输出的灵活控制,对电网可起到无功补偿作用,在商业化机组中应用广泛。本文结合风力发电技术的研究现状以及风力发电产业的大规模发展需求,立题对低电压故障下双馈风力发电系统运行特性与控制策略开展深入研究。 本文提出了计及定子磁链变化、励磁电流过渡过程的双馈风力发电系统精确控制模型,为电网故障下双馈风力发电系统特性分析和运行控制提供了理论依据;以此为基础提出了基于自抗扰控制理论的强励控制方案,观测电网扰动及交叉耦合项加以前馈补偿,并利用配置非线性结构代替线性加权和形式,构成非线性误差反馈控制率,在实现解耦控制的同时抑制电网扰动对转子电流的影响,获得了比传统控制方案更优越的不间断运行能力,在系统建模及故障下控制方面具有创新性;在此基础上,本文提出了基于模型补偿ESO理论的双馈风力发电系统转速闭环辨识方法。将辨识转速作为双馈风力发电系统已知模型的一部分,实现转速辨识过程中已知模型的实时连续校正调节,随着已知模型的不断校正调整,有效缩小系统不确定部分的变化范围,有效降低ESO的观测负担,实现转速辨识的快速收敛,达到较好的辨识效果;同时,从系统不确定部分的ESO观测结果中提取转速辨识误差信息,对其进行反馈校正,辨识转速与系统不确定部分的不断校正调节,从结构上改进了原有的开环估计算法,形成了闭环辨识结构。 同时,本文开展了低电压故障下双馈风力发电系统的运行性能评估,阐明了低电压故障下双馈风力发电系统暂态响应特性及定、转子磁链的变化规律;采用时域建模分析方法揭示了磁路饱和与集肤效应对双馈风力发电系统暂态响应的影响作用;通过对双馈风力发电系统状态空间模型进行小干扰稳定分析,研究其特征根的变化特性,进一步印证了磁路饱和与集肤效应对系统暂态运行特性的作用机制。研究结果表明,在电网电压跌落时,主磁路饱和对于系统的暂态响应特性无影响;当故障清除、电网电压恢复时,主磁路可能会产生饱和,但其影响程度有限。此外,主磁路饱和引发的励磁电感Lm减小能够增大双馈电机转子暂态阻尼,增强双馈电机的暂态稳定性,使其远离稳定极限。双馈电机集肤效应能够抑制由外部扰动,包括电网扰动引起的电磁暂态振荡,加速暂态分量的衰减过程,在促进系统恢复稳定方面发挥积极作用;但会增大双馈电机定、转子电流暂态冲击,不利于双馈风力发电系统的安全运行,在控制系统研究、暂态特性分析以及转子保护电路设计时应考虑集肤效应的影响。 此外,本文从双馈风力发电系统运行控制及载荷分析的角度,提出了包括风速场、变速风机、传动轴系、电机、变流器在内的整个风力发电系统完整模型,为低电压故障下双馈风力发电系统的运行载荷分析提供了模型基础;通过与FAST输出结果的对比分析验证了所建模型的正确性,对其分析结果的可信度进行了评估;在此基础上,明确地揭示出低电压故障对双馈风力发电系统叶片和塔架的影响,为风力发电系统低电压运行控制策略的研究以及面向电网需求的风力发电系统设计提供了理论参考和依据。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TM614

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙威;赵乃卓;;风力发电网侧PWM整流器控制系统设计[J];电力电子技术;2011年06期
2 田桂珍;王生铁;林百娟;王志和;;风力发电系统中基于双同步参考坐标变换的锁相环设计与实现[J];太阳能学报;2011年02期
3 张兴;杨耕;;风力发电中的电力电子与系统技术专辑特邀主编评述[J];电力电子技术;2011年08期
4 于彬;沈锦飞;;小型风力发电软开关变换器研究[J];电力电子技术;2011年08期
5 任丽娜;刘福才;;额定风速以上永磁同步风力发电系统的自适应控制[J];仪器仪表学报;2011年06期
6 王斌;王峰;刘毅;张杰;;双三电平永磁直驱风力发电系统控制策略研究[J];电力电子技术;2011年08期
7 陈奇;桑英军;王林高;;额定风速以下风力发电系统的双频环优化控制器设计[J];微特电机;2011年07期
8 宁联辉;王锡凡;滕予非;刘奎;宋卓彦;朱卫平;;风力发电经分频输电接入系统的实验[J];中国电机工程学报;2011年21期
9 戴金水;吕敬;;风力发电并网逆变器双闭环PI调节器的设计[J];电工电气;2011年09期
10 王涛;谭菊华;;普通异步发电机风力发电系统的仿真分析[J];南方农机;2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 任丽娜;刘福才;焦晓红;;基于状态观测器的风力发电系统无速度传感器控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
2 李响;;浅析风力发电系统雷电综合防护[A];第八届沈阳科学学术年会论文集[C];2011年
3 徐应娜;徐懋生;;风力发电 绿色能源[A];天津市电机工程学会2009年学术年会论文集[C];2009年
4 周洪伟;张辉;刘金虹;阮少华;;变速风力发电系统的MATLAB仿真[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年
5 李建丽;李黎黎;;风力发电与电力电子技术[A];福建省科协第六届学术年会节能与可再生能源分会专刊[C];2006年
6 胡维昊;贾要勤;裴云庆;王兆安;;基于永磁同步电机的风力发电系统用模拟风车的研制[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集(下册)[C];2006年
7 沙非;马成廉;汪子翔;;变速恒频风力发电系统及其控制技术研究[A];中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会论文集(下册)[C];2008年
8 张乒;黄文才;王建军;王力;;风力发电前景展望与风能电缆研发策略浅析[A];电缆工业循环经济与环保技术——中国电工技术学会电线电缆专业委员会2007'学术年会论文集[C];2007年
9 王旭东;;基于模糊控制的交流励磁变速恒频风力发电系统的仿真分析[A];PCC2009—第20届中国过程控制会议论文集[C];2009年
10 张智伟;;最佳转速,最佳桨距风力发电系统(摘要)[A];上海市老科学技术工作者协会一、二、三届学术年会论文选集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 王庆华;张利平与斯维奇风力发电系统(北京)有限公司高管座谈[N];赤峰日报;2009年
2 记者 程连红;“明年的订单都接满了”[N];深圳商报;2009年
3 林虎;以科技创造风能行业的未来[N];中国经济导报;2009年
4 ;我国与丹麦合作展开风电研究[N];中国高新技术产业导报;2010年
5 记者 钟文;采用8大节能系统 可为电动汽车充电[N];成都日报;2009年
6 陆莉莉;缘何今夏上海电力报修多[N];国家电网报;2007年
7 ;风电功率模块应具备高可靠性长寿命特征[N];中国电子报;2009年
8 记者 陈珊;浙江移动试点风能基站[N];人民邮电;2010年
9 苏卫东;惠山风电产业实现核心技术突破[N];无锡日报;2009年
10 记者 王翠霞 通讯员 周道军;“三能”互补节能逾九成[N];人民邮电;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 宋战锋;低电压故障下双馈风力发电系统特性分析与运行控制[D];天津大学;2009年
2 宋蕙慧;双馈风力发电系统能量成型控制策略研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
3 胡雪松;直驱永磁同步风力发电系统功率平滑策略的研究与控制系统设计[D];重庆大学;2010年
4 耿强;Boost斩波型直驱式永磁风力发电系统功率变换器运行控制[D];天津大学;2012年
5 杨勇;多重电枢混合励磁风力发电系统的研究[D];上海大学;2010年
6 谷鑫;直驱式永磁风力发电系统Boost斩波—三电平变换器控制[D];天津大学;2010年
7 撖奥洋;变速恒频风力发电系统故障特性与保护技术研究[D];华中科技大学;2010年
8 迟长春;过载保护数学模型及其算法的研究[D];河北工业大学;2008年
9 吴国祥;变速恒频双馈机风力发电的若干关键技术研究[D];上海大学;2009年
10 路易斯;佛得角共和国风电场的经济分析与技术研究[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高文亮;风力发电系统基于能量的非线性控制[D];山东大学;2011年
2 胡兵;风力发电系统低电压穿越特性的研究[D];河北工业大学;2011年
3 孟涛;变速恒频风力发电系统控制方法研究[D];江南大学;2012年
4 陈朋朋;直驱型风力发电系统低压穿越控制研究[D];燕山大学;2012年
5 尹平平;风力发电系统功率调节的研究[D];武汉理工大学;2010年
6 陈进军;变速恒频双馈风力发电系统的建模与控制[D];江南大学;2011年
7 吴姣;风力发电系统有功功率的平滑控制[D];兰州理工大学;2011年
8 王蒙;双馈型风力发电系统的建模与仿真[D];大连理工大学;2011年
9 单铁亮;液压风力发电系统稳定性控制仿真研究[D];燕山大学;2012年
10 董雷;风力发电系统的风速预测及控制策略研究[D];北京化工大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026