变速恒频双馈风力发电系统控制策略的研究

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1、摘要论文题目：变速恒频双馈风力发电系统控制策略的研究学科名称：控制理论与控制工程研究生：陈晶茹指导教师：刘军教授摘要签名：修岛荔峰由于经济的快速发展、能源短缺和环境污染日益严重，风能作为可再生绿色能源具有十分重要的意义。交流励磁变速恒频双馈风力发电系统是目前国内外主流的风力发电控制方案，该控制方案变频器容量小，变速运行范围较宽，可实现有功、无功功率解耦控制以及安全并网，而且成本低。本文对变速恒频双馈风力发电机组的励磁控制进行了较为全面的仿真研究，包括功率解耦控制、最大风能跟踪控制、空载并网控制、网侧PWM变换器控制等方面的研究。首先，在双馈电机转子励磁电源的研究中，在建立了双馈电机

2、发电模式数学模型的基础上重点研究了双闭环矢量控制系统，并以此为依据研究了基于变步长爬山搜索法的最大风能跟踪控制策略。针对矢量控制对电机参数依赖的缺点，本文分别提出了神经网络内模控制和逆系统滑模控制策略，经过仿真研究表明这两种控制策略不仅增强了控制系统的鲁棒性，而且提高了系统的动态响应特性；其次，在分析了双馈电机空载数学模型的基础上，建立了基于电网电压定向的控制策略。为了解决电流计算参考值依赖电机参数的问题，本文采用了定子电压外环的串级控制结构，电压外环的输出作为电流给定，从而克服了电机参数的影响，并且实现“柔性并网”；再次，在分析了双PwM型变换器特点的基础上，本文重点研究了基于电

3、网电压定向矢量控制的网侧变换器控制原理，网侧变换器采用了直流电压外环电流内环的双闭环控制结构，实现了网侧变换器的功率双向流动和直流侧电压稳定的控制目标；最后利用MATLAB／Simulink软件，建立了风力机、双馈电机空载、发电仿真模型，在此基础上建立了交流励磁变速恒频风力发电系统仿真模型，并对空载并网控制，网侧变换器的控制以及并网后的有功、无功功率解耦控制、最大风能跟踪控制进行了全过程的仿真研究，仿真结果验证了本文理论研究和控制策略的正确性。关键词：变速恒频；神经网络内模控制；逆系统滑模控制；空载并网西安理工大学硕士论文Title：RESEARCHONCONTROLSTRATEG

4、lESOFVARIABLESPEEDCONSTANTFREQUENCDOUBLY-FEDWINDPOWERGENERATIONSYSTEMMajor：ControlTheoryAndControlEngineeringName：JingruCHENSignatureSupervisor：Prof．JunLIUSignatureAbstractBecauseoftherapiddevelopmentofeconomy，theenergyshortageandseriousenvironmentalpollution．windenergyhastheextremelysignifica

5、nceasgreenenergy．Variablespeedconstantfrequencyacexciationdoubly—fedwindpowergenerationsystemisthecurrentmainstreamwindpowercontrolschemewhoseinvertercapacityissmall，speedvariationiswide，andthecostislow,atthesametimethisschemeCanrealizepowerdecouplingcontrolandflexibleparallelingrid．Thispaperm

6、akeacomprehensiveanalysisandsimulationincontrolstrategiesofthevariablespeedconstantfrequencyacexcitationdoubly—fedwindpowergenerationsystem，includingpowerdecouplingcontrol，themaximumwindenergycapturingcontrolstrategyandnet—sideconvertercontrolstrategy,andidleloadgrid—connectioncontrolstrategY．

7、Firstly,thispaperdoimportantreaserchondoubleclosedloopvectorcontrolsystembasedonestablishingthemathematicalmodelofdoubly·fedinductiongenerationinthedouble—fedmotorrotorexcitationpowerstudy．Atthesametimethemaximumwindenergycapturingcontr