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双馈风力发电系统的孤岛启动及运行控制

杜翠  
【摘要】:双馈风力发电已成为风力发电的主流形式,然而它需要依靠电网才能启动和进行并网发电,不能孤岛运行。因此,利用这种传统的控制方式形成的双馈风力发电系统不能应用于微电网。本文针对这一问题开展了孤岛启动和孤岛运行控制及性能研究,以促进双馈风力发电在微电网中的应用,提高风能利用率。 本文首先阐述了双馈发电机的基本运行原理,通过坐标变换推导出双馈发电机在两相旋转坐标系的数学模型,分析了发电机内部的能量平衡关系,为本文的研究奠定了一定的理论基础。其次,利用储能装置,研究了基于定子磁链定向的双馈风力发电系统的孤岛启动运行控制策略,包括空载启动和带载启动,对比了两种启动方式的优缺点。再次,为提高风能的利用率,研究了双馈风力发电系统在孤岛运行时负载侧和转子侧变换器的控制策略,实现了定子有功和无功功率的独立解耦控制,并保证负载上电压幅值和频率的稳定。另外,开展了孤岛运行时储能蓄电池的容量配置问题研究,给出了计算方法。应用MATLAB软件搭建了系统仿真平台,完成了对上述控制策略的仿真验证。 本文利用数字信号处理器TMS320LF2407ADSP实现了数字化控制,完成了孤岛空载和孤岛负载发电控制的软件编程与调试。最后在实验室11 kW双馈发电机风力模拟系统平台上进行实验,实验结果表明,本文所研究控制方案的可行性与正确性。


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