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不平衡电网下双馈异步风电系统的预测电流控制技术研究

於妮飒  
【摘要】:能源短缺和环境危机已经成为当今世界刻不容缓的重大问题,寻找清洁可再生的环境友好型新能源替代传统能源是当前最为热门的课题之一。在多种新能源开发应用技术中,基于双馈异步风力发电机(DFIG)的风力发电技术由于技术成熟,开发前景广阔而被广泛应用。然而,当电网发生不对称故障时,DFIG的运行性能会受到极大的影响,造成输出功率和电磁转矩的波动,甚至导致DFIG风电系统脱网。因此,研究不平衡电网下的DFIG运行控制技术具有重要的理论意义和实用价值。 本文以不平衡电网下DFIG风电系统的预测电流控制(PCC)为选题,从理论研究、仿真分析和实验验证等三个方面,深入研究了不平衡电网下基于PCC控制策略的DFIG风电系统的实现方法和运行性能。 在DFIG控制中,针对已有的线性PI控制策略存在的动态响应速度慢,对控制器参数的依赖度高等问题,本文首先通过建立DFIG的转子侧变流器(RSC)和网侧变流器(GSC)模型,研究了理想电网下的PCC控制策略。进而研究不平衡电网下,用PCC技术替代传统的PI调节器对DFIG系统进行控制。该PCC控制方法在αβ两相静止坐标系下对DFIG进行系统建模,同时对正、负序电流分量控制,实现输出转矩无波动,DFIG系统输出总电流三相平衡或输出总有功功率无波动的控制目标,增强了DFIG系统在不平衡电网下的运行能力并简化控制算法。 针对所研究的PCC方法在实际应用过程中由于采样频率较低、系统采样及计算存在延时等实际因素造成预测误差和控制延时误差的问题,研究了针对较低采样频率和针对采样及计算延时的补偿算法,达到了减小控制误差,优化控制性能的目标。 在理论研究的基础上,搭建仿真模型和实验平台进行验证。结果表明,所述的PCC控制方法能实现不平衡电网下DFIG风电系统的精确控制,具有良好的稳态和动态响应性能。


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