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《湖南工业大学》 2010年
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双馈型变速恒频风力发电机转子侧变流器控制技术研究

徐凤星  
【摘要】:在能源短缺和环境污染日益严重的今天,作为可再生绿色能源的风能的开发利用具有十分重要的意义。对此,世界各国普遍重视并竞相大力发展,技术上推陈出新。随着风力发电机组容量的不断增大,提高运行效率、最大程度地利用风能已经成为风力发电技术研究的重要内容。可实现最大风能追踪的变速恒频风力发电技术也就称为研究的热点。 本文以交流励磁变速恒频风力发电系统的运行与控制为主题,进行了从理论到实践、从仿真到实验的全面、深入的研究。对DFIG(双馈型异步发电机)的运行理论、DFIG有功、无功功率解耦控制及并网控制、LVRT(低电压穿越技术)特性等方面进行了细致的研究,获得了一些重要结论和具有一定创新意义的成果。 本文首先对DFIG的运行理论进行了分析,对DFIG数学模型、坐标变换、运行特性及功率关系进行了理论推导,为全文的研究奠定了理论基础。 其次,在DFIG数学模型基础上,详细推导了几种常见的矢量控制方法,还推导了在电网电压故障时地控制策略及对定子磁场角度补偿的理论。 最后,在分析了现有风力发电机并网技术的基础上,探讨了交流励磁变速恒频风力发电机的并网控制,建立了基于磁场定向矢量控制、不受转速变化影响的空载和负载两种“柔性”并网控制方案,同时考虑了定子电流动态性能的要求,进一步提高了向电网输入电能的质量和低电压穿越能力。 仿真研究中,在建立了风力机和DFIG仿真模型的基础上,构建了完整的交流励磁变速恒频风力发电系统仿真模型,它通过并网和发电两个子系统的“分时工作”,实现了从P、Q解耦控制到发电机并网控制的全过程运行仿真。 实验研究中,本文设计并构建了一套完整的1650KW交流励磁变速恒频风力发电实验系统,整个实验系统主电路部分包括由双PWM型变换器构成的控制柜即变流器控制柜、两台双馈型发电机、两套整机控制柜、一台辅助90KW异步电动机等设备;其中整机控制柜有一个与变流器通讯的操作面板完成人机接口等功能。完成了有功、无功功率解耦控制、最大风能追踪控制、空载并网控制、等实验内容。丰富、详实的仿真及实验研究结果验证了本文理论研究的正确性。
【学位授予单位】:湖南工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM461

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