双馈电机风力发电系统控制策略研究

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1、青岛大学硕士学位论文双馈电机风力发电系统控制策略研究姓名：关中杰申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：赵克友20080607摘要在化石能源消耗日益增长并造成环境严重污染的今天，清洁的风力资源特别受到青睐，成为各国竟相研究与开发的热点领域。以双馈型异步感应发电机(DFIG)为代表的变速恒频风力发电技术取得长足发展，机组容量已超兆瓦。本文对变速恒频风力发电系统的整体运行、基于直接转矩技术的DFIG速度和无功功率控制及其空载并网控制等方面，进行了理论分析和仿真研究，获得了一些理论上有新意并对工程应用有参考价值的成果。

2、本文主要研究工作：1)借助MATLAB／simulink建立了双馈电机矢量控制系统、风力机及风速的仿真平台，并将三者进行联合调试建立起了双馈风力发电控制系统整体运行的仿真平台。在已有文献的基础上，本文尝试性的给出了一种从低风速到高风速整体的运行控制策略，并借助所建立仿真平台对该整体控制策略进行了仿真研究，仿真结果表明了该策略的可行性，在第二章对该问题进行了讨论。2)采用直接转矩技术实现双馈风力发电系统的速度与无功功率的调节，并给出了合理的解决方案。该方案用于拖动模式可在调速的同时控制定子侧无功功率，改善用户端功率因数，用于发

3、电模式可进行最大风能跟踪的同时参与电网无功调节。在MATLAB／simulink仿真平台上进行了仿真试验，并取得了良好的仿真效果，本部分内容主要在第三章进行了讨论。3)随着风力发电场容量的增大，并网时会对电网产生比较大的冲击，采用合理的并网技术是一个不容忽视的问题。借助直接转矩技术的思想，提出了一种新的并网前同期化控制方法．通过调节并网前电机定子端电压，使之与电网电压达到同步，以较小并网时对电网的冲击．并在MATLAB／simulink仿真平台对该方案进行了仿真研究，仿真结果表明该控制策略能够有效地控制电机定子电压与电网电压

4、在幅值、频率及相位上相一致，是一种可行的实现方案，在第四章对该问题进行了讨论。关键词：变速恒频风力发电系统双馈感应发电机直接转矩控制无功控制同期化控制AbstractItisofgreatsignificancetodevelopandutilizewindpower,whichisnotonlyrenewablebutalsowithoutpollutionwhenenergysourcescarcityandenvironmentpollutionarcgettingmoreandmoreserious．11圮windp

5、owergenerationtechnologyhasbecometheresearchhotspotofmanycountry’Sscholars．Windpowergenerationtechniqueisimprovedgreatlythankstothatmoreandmorecountriesallovertheworldpayattentiontoit．Withtheincreasingscaleofwindpowergenerationsystem，theinvestigationonwindpowergene

6、rationtechniquehasbeenfocusedonimprovingtheoperationefficiencyofwindpowergeneration．Forthisreason，thetechniqueofvariablespeedconstantfrequency(VSCF)operationwhichiscapableofc,apturingthemaximwindpower,becomesresearchhotspot．Doubly·fedinductiongeneratorandPermanentm

7、agnetSynchronousmachinearecommonlyusedinvariablespeedwindenergygenerationunitsaboveIMW．WiththeoperationandcontrolofallAcexcitedVSCFwindpowergenerationsystemastheresearchsubject,thisdissertationmadecompletestudybytheoreticalanalysisandsimulation．Themainresearchconte

8、ntsinclude：theoperationtheoryofdoubly-fedinductiongenerator(DFIG)，themaximwindpowercaptureoperationprinciple，reactiveoutputpowercontrolofDFIGusin