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《华南理工大学》 2017年
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双馈风力发电机组控制策略及风电场等值建模研究

杜晓岩  
【摘要】:能源危机和环境恶化已经成为制约人类生存和发展的重要因素,风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到全世界的关注。双馈风力发电机组因其控制技术成熟、可靠性较高等优点成为当前风力发电的主流机组。研究双馈风力发电系统的高性能控制策略和双馈风电场高精度等值建模方法对提高风电系统功率转换效率和提高大规模风电并网时电力系统的安全稳定性具有重要意义。本文首先对风力发电的发展现状及发展趋势进行简述,比较了双馈风力发电系统相对于永磁风力发电系统以及鼠笼异步风力发电系统的优势及特点。并分析了模型预测控制算法、风电机组最大功率跟踪控制方法和风电场等值建模方法的研究现状。分析了双馈风力发电系统的基本结构及其工作原理,建立了双馈风力发电机的数学模型,讨论了双馈风力发电系统的运行工况特性和功率流向特性。分析了双PWM变流器的工作原理,在建立并简化网侧变流器的数学模型基础上,分析了网侧变流器预测控制原理,设计了电流预测控制器及其代价函数。提出了一种分区变步长爬山法MPPT控制策略,设计了机侧变流器的转速、转子d轴电流、转子q轴电流的控制器实现了双馈风力发电机的最大功率跟踪。分析风电机组划群指标的选取原理,然后分析了模糊C均值聚类算法的原理和采用加权模糊C均值聚类算法对风电机组进行划群的详细步骤。最后分析了基于全局最优位置变异粒子群算法对等值机模型的参数进行辨识的原理和详细步骤,实现了双馈风电场的高精度等值建模。本文应用Simulink平台和DIgSILENT平台仿真验证了提出理论的有效性。仿真结果表明应用预测控制技术的网侧变流器控制策略和应用分区变步长爬山法的最大功率跟踪控制策略,提高了双馈风力发电系统动静态性能。与传统的单机等值法相比,本文建立的风电场动态等值模型与详细模型误差较小,更能够准确地反映风电场动态运行工况。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM315

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