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变速恒频双馈风力发电系统并网运行中的自适应控制

作　者: 高治国
导　师: 焦晓红
学　校: 燕山大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 风力发电系统双馈感应发电机并网运行电网电压不平衡自适应控制协调控制
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

风力发电是解决世界能源危机的一个行之有效的途径,并网风力发电是大规模利用风能最经济的方式,而开发利用风力资源和提高发电质量的关键技术之一是控制技术。因此,考虑并网的整个风力发电系统建模与控制是风力发电系统控制研究的发展趋势。为此,本论文针对变速恒频双馈风力发电系统在并网运行下的建模与控制方面进行了研究,主要工作为:研究了变速恒频双馈风力发电系统正常电网条件下并网运行中的控制问题。首先采用定子磁场定向和电网电压定向的矢量变换技术,建立了整个系统的非线性数学模型,然后利用非线性自适应控制技术,综合设计了机侧和网侧变流器的鲁棒自适应控制器。理论分析表明,即使在系统参数不确定性和外部干扰存在的情况下,综合设计的两个控制器可以协调地保证:系统安全可靠地最大获取风能、变流器直流侧电容电压恒定、网侧变流器以单位功率因数输出恒频恒压的电能。同时进行了仿真研究,仿真结果也验证了控制器的有效性。研究了变速恒频双馈风力发电系统电网电压不平衡状态下不间断并网运行中风力发电机组的控制问题。首先给出了采用对称分量法建立的不平衡电网电压条件下双馈感应发电机的正、负序dq轴模型,然后利用非线性自适应控制方法设计了电机转子侧的鲁棒自适应控制器,并进行了仿真研究。理论分析和仿真研究均表明,即使在系统参数不确定性和外部干扰存在的情况下,具有所设计控制器的闭环系统不仅能够实现不脱网运行,而且在瞬态不平衡下表现出良好的动态性能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-16
  1.1 风力发电的背景及意义  9-10
  1.2 风力发电的研究现状  10-14
    1.2.1 风力发电系统国内外研究现状  10-11
    1.2.2 风力发电并网技术研究现状  11-13
    1.2.3 风力发电系统控制方法研究现状  13-14
  1.3 本文主要研究内容  14-16
第2章变速恒频双馈风力发电系统的动态描述  16-28
  2.1 双馈风力发电系统的工作原理  16-18
    2.1.1 桨叶的空气动力学特性  16-17
    2.1.2 双馈风力发电机原理  17-18
  2.2 双馈风力发电系统的数学模型  18-27
    2.2.1 双馈式发电机的数学模型  18-22
    2.2.2 风力机的数学模型  22-23
    2.2.3 网侧变流器和机侧变流器的数学模型  23-27
    2.2.4 风力发电系统的整体数学模型  27
  2.3 本章小结  27-28
第3章变速恒频双馈风力发电系统并网协调控制  28-48
  3.1 控制问题的形成  28-32
  3.2 风力发电系统的控制器设计  32-36
  3.3 系统仿真  36-47
  3.4 本章小结  47-48
第4章电网电压不对称情况下下双馈感应电机的运行控制问题  48-63
  4.1 电网电压不平衡情况下双馈感应电机的数学模型  48-51
  4.2 控制问题的形成  51-54
  4.3 电网电压不对称情况下双馈感应电机的控制器设计  54-57
  4.4 仿真研究  57-62
  4.5 本章小结  62-63
结论  63-65
参考文献  65-70
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  70-71
致谢  71-72
作者简介  72

变速恒频双馈风力发电系统并网运行中的自适应控制

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