收藏本站
《浙江大学》 2016年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

广义谐波电网环境下双馈风电系统增强运行能力研究

熊平化  
【摘要】:随着在电力供应中风力发电并网容量的增大以及功率电子并入电网所带来电网电压畸变的趋势,对高性能双馈风力发电系统的需求将变得更迫切。随着各国电网准则和电力设置对电能质量要求越来越严格,适应各种电网环境下的双馈风力发电系统高性能控制策略变得成为一种必然要求。在广义谐波电网电压环境下目前研究尚未达到电压骤变情况下的穿越运行控制策略成熟。本文力图在现有控制策略下进行改进,达到高性能的控制效果;同时,对一些近年来出现的控制算法进行了一些研究,以期达到广义谐波电网电压环境下双馈风电系统的最优运行性能。从系统数学建模、理论分析到验证三个方面展开全面、深入的研究。针对实际电网电压中存在实时动态变化的谐波运行环境,提出电压源型并网变流器广义谐波下的滑模变结构直接功率控制;其实施是针对所有次数谐波,该控制策略不需实时精确的电网谐波次数和相位检测,具有实际工程应用价值。在以往研究成果的基础上,建立了广义畸变电网环境中的并网电压源型变流器(grid-connected voltage-sourced converters, VSC)的完整数学模型,提出三种该运行环境下的控制目标,完成了滑模变结构直接功率控制设计。同理,为提高双馈感应风力发电机(DFIG)的运行性能,提出广义谐波电网电压环境下的DFIG滑模变结构直接功率控制,建立了广义畸变电网环境中DFIG的完整数学模型,提出三种该运行环境下的控制目标和补偿功率控制目标提取算法,完成了改进的滑模变结构直接功率控制设计,增强了DFIG在实际环境中的运行能力。在以上研究理论基础上,提出来一种整个双馈风电系统在广义谐波电网电压环境下的改进滑模变结构直接功率控制。通过对在广义畸变环境下双馈风电系统的功率潮流分析,为制定控制任务和控制策略奠定了基础。确定在机侧变换器的主要控制任务为抑制定子谐波电流输出,而在网侧变换器的主要控制任务为维持直流母线电压恒定,消除畸变电网电压时传统控制策略存在的直流电压波动。又通过对电抗器功率的分析以及设计网侧主控制器和辅助控制器结合,从而达到整个双馈风电系统广义畸变环境下的最合理和最优化控制性能。所提控制策略消除了既往研究结果对广义交流量调节能力的不足。为了简化数学模型以及减少以上研究所需的锁相环节,同时克服滑模变结构控制的稳态性能不佳的问题,提出了一种双馈感应风力发电机非线性控制系统的设计方法,无论正常电网电压环境还是广义畸变电网电压环境均适用,即统一的反推直接功率控制策略。首先,广义谐波环境下统一的双馈电机的数学模型被建立在工程应用的基础上,这点区别于以上研究。如为了减少锁相环节,未采用谐波合成矢量的概念而采用数量场之和,达到减少运算量,同时对数学模型进行详细分析的基础上合理简化。与此同时,由于-1次谐波即不平衡电网电压幅值往往较大,为了未来进行区别的控制,所研究的谐波不含-1次成分。其次,对反推算法进行了简要介绍后结合双馈电机模型进行了详细的统一反推直接功率控制设计。再次,对正常和广义谐波电网电压下双馈电机的功率关系进行分析后,完成定子谐波电流抑制的统一功率控制目标设计,包括谐波电网电压时的补偿功率控制目标算法设计,其值在理想电网时自动为零。对采用了谐振控制器的传统矢量控制和查表法直接功率控制进行了简要的梳理和简单的改进,对反推控制算法的一般性设计方法和拓展潜力进行了简要的介绍。该策略比较充分的利用了自身对广义交流量调节能力。最后,在一台2MW的双馈风力发电系统中对所提的理论分析以及控制策略进行了验证,证明本论文所研究的直接功率控制策略在双馈风力发电中具有一定的理论价值和工程应用前景。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TM614;TM732

免费申请
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 乐江源;张志;赖小华;;三相并联型有源电力滤波器预测直接功率控制[J];电机与控制学报;2012年05期
2 徐保友;冯维华;王森;;两种有源电力滤波器直接功率控制方法的分析与比较[J];低压电器;2014年05期
3 成恒珍;高昕;秦静华;;模糊直接功率控制有源滤波器的研究[J];电气应用;2014年07期
4 葛凯;阮毅;赵梅花;谈立;;双馈风力发电系统机侧直接功率控制[J];电力电子技术;2014年04期
5 郭孝园;李明;;基于直接功率控制的三相整流器的研究[J];工矿自动化;2009年03期
6 卢子广;伍健;唐伟杰;郭元彭;;42V汽车异步发电系统直接功率控制实验研究[J];微电机;2009年11期
7 杨达亮;卢子广;杭乃善;;配电网静止同步补偿器直接功率控制[J];电力电子技术;2013年01期
8 王云亮;赵永乐;;改进的基于虚拟磁链直接功率控制方法[J];电源技术;2013年04期
9 赵张飞;陈国振;任亚军;杨东;;三相并联型有源电力滤波器定频直接功率控制[J];电力电子技术;2013年10期
10 唐思文;李印龙;杨喜军;;直接功率控制的单相功率因数校正器[J];电气自动化;2014年01期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 董玉玺;付志红;朱学贵;苏向丰;;基于直接功率控制的整流器建模[A];重庆市电机工程学会2010年学术会议论文集[C];2010年
2 张明莲;王慧;杨雪峰;;三相PWM整流器基于虚磁链的直接功率控制[A];第十一届全国自动化应用技术学术交流会论文集[C];2006年
3 王代睿;李玉超;边学良;;双馈感应电机风力发电系统的直接功率控制[A];第十一届沈阳科学学术年会暨中国汽车产业集聚区发展与合作论坛论文集(信息科学与工程技术分册)[C];2014年
4 郑征;王聪;赵焕;;PWM整流器直接功率控制的新型调制策略[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 贾妍;石景波;;基于新型开关表的三电平PWM整流器功率控制[A];中国水力发电工程学会信息化专委会、水电控制设备专委会2013年学术交流会论文集[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 张迪;电网故障情况下双馈风力发电系统直接功率控制策略研究[D];燕山大学;2015年
2 陈伟;三相电压型PWM整流器的直接功率控制技术研究与实现[D];华中科技大学;2009年
3 郭晓明;电网异常条件下双馈异步风力发电机的直接功率控制[D];浙江大学;2008年
4 李光叶;双PWM变换器协调控制研究[D];天津大学;2011年
5 夏焰坤;同相供电系统潮流检测与控制技术研究[D];西南交通大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 莫灵君;VIENNA整流器直接功率控制研究与设计[D];华南理工大学;2015年
2 王明远;电网电压畸变不平衡条件下双馈风电系统的直接功率控制[D];燕山大学;2015年
3 宋玉廷;三相PWM整流器控制策略的研究[D];中国矿业大学;2015年
4 许磊磊;PWM整流器的无网压传感器控制策略研究[D];河南科技大学;2015年
5 姜浩;基于直接功率控制的三电平PWM整流器的研究[D];东北大学;2013年
6 左暖;基于模型预测直接功率控制的PWM整流器的研究[D];河北工业大学;2015年
7 安芷瑶;含分布式光储发电的主动配电网无功控制方法研究[D];沈阳工业大学;2016年
8 任新凯;基于模糊神经网络的开绕组无刷双馈发电机直接功率控制[D];沈阳工业大学;2016年
9 熊平化;广义谐波电网环境下双馈风电系统增强运行能力研究[D];浙江大学;2016年
10 徐飞冬;变速恒频双馈风力发电系统直接功率控制技术研究[D];华中科技大学;2009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