变速恒频风力发电系统并网变流器控制策略地研究

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1、国内图书分类号：TM464学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文变速恒频风力发电系统并网变流器控制策略研究硕士研究生：王二峰导师：张颖副教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2012年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM464U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONGRID-CONNETCTEDCONVERTERCONTROLSTRATEGYFORVSCFWIN

2、DPOWERSYSTEMCandidate：ErfengWangSupervisor：Assoc.Prof.YingZhangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要随着工业化水

3、平的提高，能源短缺和环境污染成为严重问题，人类社会面临可持续发展的危机，世界各国纷纷研究新能源技术来解决当前问题。在诸多新能源中，风力发电技术是目前技术最可靠、最具开发潜力的。本文以变速恒频双馈风力发电系统并网变流器为研究对象，主要对系统中网侧变流器的母线电压稳定控制和单位功率因数控制、双馈电机的变速恒频运行控制以及基于风力机转矩观测的最大功率跟踪控制方案进行深入的研究。首先，对风力发系统的关键控制策略和变流器的研发现状进行了总结和分析，深入探究了双馈风力发电机的变速恒频运行原理和动态数学模型，并且研究了风力机的空气动力学及最大功率跟踪的控制

4、原理。其次，对双馈风力发电系统的网侧PWM变流器电网电压定向和电机侧变流器定子磁链定向的控制策略做了深入的探讨和分析，并搭建了双馈风力发电系统的MATLAB仿真模型，对其变流器的各种功能进行了全面的仿真实验和分析。最后，根据非线性系统滤波和最优估计理论，搭建了一种基于风力机转矩观测器的最大功率跟踪控制方案，提出了一种新的基于扩展卡尔曼滤波风力机转矩观测器的最大功率跟踪控制策略，无需风速检测，通过设计风力的转矩观测器来避免风力机转矩的直接测量，实现了最优速度给定的最大功率跟踪控制，而且可以实现无速度传感器运行，对风速扰动具有很强的滤波作用，并通

5、过仿真验证了其可靠性能。关键词：双馈感应发电机；变速恒频；变流器；最大功率跟踪；转矩观测器；扩展卡尔曼滤波-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofindustrialization,theenergyshortageandenvironmentalpollutionhasbecomeaseriousproblem,thesustainabledevelopmentofhumanbeingsarefacingcrisis.Countriesallovertheworldhaveresearch

6、onnewenergytechnologytorealizethisproblem.Althoghtherearemanynewenergytechnology,windpowergenerationtechnologyhasthemostreliableandmostdevelopmentpotential.Thisthesisfocusesonthevariablespeedconstantfrequencycontrolstrategyofdoubly-fedwindpowersystem.ThecontrolstrategyofDC-

7、linkvoltagestabilityc,unitpowerfactor,doubly-fedmotorvariablespeedconstantfrequencylandpowertrackingwillbein-depthstudy.Firstofall,thekeycontrolstrategyofwindpowersystemandconverterdevelopmentstatusissummarizedandanalyzed.Thedoubly-fedwindpowergeneratorofvariablespeedconsta

8、ntfrequencyoperationprincipleanddynamicmathematicalmodelisexplored.Thewindturbinea