电网故障情况下双馈风力发电系统直接功率控制策略研究

《电网故障情况下双馈风力发电系统直接功率控制策略研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、博士学位论文DOCTORALDISSERTATION论文题目电网故障情况下双馈风力发电系统直接功率控制策略研究作者姓名张迪学科专业电力电子与电力传动指导教师漆汉宏教授2015年12月中图分类号：TM614学校代码：10216UDC：621.3密级：公开工学博士学位论文电网故障情况下双馈风力发电系统直接功率控制策略研究博士研究生：张迪导师：漆汉宏教授副导师：魏艳君副教授申请学位：工学博士学科专业：电力电子与电力传动所在单位：电气工程学院答辩日期：2015年12月授予学位单位：燕山大学ADissertationinPow

2、erElectronicsandPowerDrivesRESEARCHONDIRECTPOWERCONTROLSTRATEGYOFDFIGWINDENERGYCONVERSIONSYSTEMUNDERGRIDFAULTSbyZhangDiSupervisor:ProfessorQiHanhongAssociateProfessorWeiYanjunYanshanUniversityDecember,2015燕山大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的博士学位论文《电网故障情况下双馈风力发电系统直接功率控制

3、策略研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读博士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学博士学位论文使用授权书《电网故障情况下双馈风力发电系统直接功率控制策略研究》系本人在燕山大学攻读博士学位期间在导师指导下完成的博士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使

4、用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要近年来，随着各国并网导则中对风电机组在电网故障期间的不间断运行和无功补偿能力规定的相继出台，故障穿越技术无疑成为了目前各类风电系统最大的技术挑战。特别是对于双馈风电系统这类对电网故障敏感的机型，再加上其

5、所采用的部分功率变换器对机组控制能力有限，使得电网故障条件下双馈风电系统的控制问题，成为当前学术界关注的热点。因此，开展对电网故障情况下双馈风电系统控制技术的研究，具有非常重要的理论意义和应用价值。本文以电网故障情况下的双馈风电系统为研究对象，结合直接功率控制技术，分别从改善双馈电机的稳态和暂态运行特性两个方面，对电网故障情况下双馈风电系统的故障穿越控制技术进行了深入研究；在稳态方面，提出采用滑模控制和直接功率控制相结合的控制策略，同时配合不平衡电网电压下新型的优化补偿控制方案，增强系统在轻度不对称电网故障下的稳态控

6、制能力；在暂态方面，提出一种基于直接功率控制的灭磁控制方案，配合定子侧串联动态制动电阻的硬件保护方案，实现了对各类电网故障下瞬态故障电流的抑制。主要研究内容如下：（1）研究了理想电网条件下双馈风电系统的直接功率控制策略。在两相静止坐标系下，建立了以瞬时有功和无功功率作为状态变量的双馈电机与网侧变换器的数学模型，采用滑模变结构控制与直接功率控制相结合的方法，分别设计了网侧和转子侧变换器的控制策略，并基于该控制策略实现了双馈风电系统的最大风能追踪控制。特别的，针对网侧变换器提出了一种新型的基于滑模控制的电压外环和直接功率

7、控制内环的双环控制策略，提高了系统的动态响应性能。（2）为了增强双馈风电系统在电网故障期间的稳态运行能力，对电网轻度不对称故障下双馈风电系统的直接功率控制策略进行了重点研究。研究了不平衡电网电压条件下网侧变换器直接功率控制策略，详细分析了不平衡电网电压对网侧变换器输出的瞬时有功和无功功率的影响，并据此提出了一种基于直接功率控制的无需电流相序分解的网侧变换器功率优化补偿控制方案，可分别实现网侧变换器输出有功功率恒定、无功功率恒定、输出电流对称正弦等控制目标。在考虑交流侧阻抗的情况下，分析了网侧变换器内部的功率流动关系，

8、提出了一种能够通过补偿网侧变换器交流侧阻抗功率波动，消除直流母线电压振荡的功率优化补偿控制策略。-I-燕山大学工学博士学位论文（3）研究了电网轻度不对称故障下双馈电机的直接功率控制策略。分析了不平衡电网电压对双馈电机输出的瞬时有功和无功功率以及电磁转矩的影响，并将前述的功率优化补偿方案应用于双馈风电系统的转子侧变换器，分别实现了双馈电机输出有功