本文關鍵詞：雙饋風力發(fā)電機并網(wǎng)控制策略研究

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【摘要】：本論文主要針對雙饋風力發(fā)電機并網(wǎng)控制策略進行研究,使發(fā)電機定子電壓在并網(wǎng)前迅速達到并網(wǎng)要求,消除并網(wǎng)瞬間系統(tǒng)擾動,并使機組有一定抗擾能力。本文為改善雙饋風力發(fā)電機并網(wǎng)控制策略,做了如下工作:1)介紹了雙饋風力發(fā)電機的基本原理,并分析了DFIG等效電路和當風機處于超同步或者亞同步運行時的能量流動情況,通過雙饋風力發(fā)電機的數(shù)學模型建立狀態(tài)方程式,引入3s/2s以及2s/2r變化來簡化高階、強耦合、非線性的數(shù)學模型。2)通過對雙饋式發(fā)電機數(shù)學模型的推演以及發(fā)電機并網(wǎng)前后數(shù)學模型的分析,不僅得出電機參數(shù)變動對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的影響,而且分析出DFIG在并網(wǎng)前后系統(tǒng)結構并沒有改變,僅是在原先系統(tǒng)上增加了較大擾動,這一擾動使得系統(tǒng)在并網(wǎng)瞬間產(chǎn)生不利影響。為此設計滑模變結構控制系統(tǒng),并利用李雅普諾夫進行穩(wěn)定性證明。為了消除滑模變結構系統(tǒng)抖振問題,引入擴張狀態(tài)觀測器。經(jīng)matlab/simulink仿真結果表明:在理想模型工況下,傳統(tǒng)PI控制策略定子電壓在0.2s左右跟蹤上電網(wǎng)電壓且跟蹤誤差約為20V,而本文所設計的基于擴張狀態(tài)觀測器滑模變結構控制策略定子電壓在0.06s左右時就能跟蹤上電網(wǎng)電壓,且其定子電壓跟蹤電網(wǎng)電壓的誤差約為16V左右,且在0.5s并網(wǎng)瞬間采用本文所設計的控制算法幾乎實現(xiàn)了風電系統(tǒng)電流無沖擊并網(wǎng)。當雙饋式感應發(fā)電機中電阻參數(shù)增大60%,互感減小5%,模型其它參數(shù)保持不變時,采用傳統(tǒng)PI控制策略,其定子A相電壓在0.2秒跟蹤上電網(wǎng)A相電壓,其跟蹤誤差約為34V。而采用本文所設計的控制策略,其定子A相電壓在0.07秒跟蹤上電網(wǎng)A相電壓,其跟蹤誤差約為25.5V。經(jīng)驗證表明,相比于傳統(tǒng)PI控制策略,基于擴張狀態(tài)觀測器滑模變結構控制策略不僅縮短了系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間,使系統(tǒng)更快的進入穩(wěn)態(tài),而且消除了并網(wǎng)瞬間系統(tǒng)突加的擾動,使得DFIG實現(xiàn)無沖擊并網(wǎng)。即使在電機參數(shù)變動情況下,基于擴張狀態(tài)觀測器滑模變結構控制策略也有較強的魯棒性。3)根據(jù)網(wǎng)側變流器數(shù)學模型,提出了雙饋風力發(fā)電并網(wǎng)網(wǎng)側變流器電流內(nèi)環(huán)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡自整定PI控制及電壓外環(huán)PI控制的復合控制策略。仿真結果表明:直流母線電壓在BP神經(jīng)網(wǎng)絡整定的PI控制策略下在0.07秒就達到穩(wěn)定,而在常規(guī)PI控制方法下,電壓在0.09秒才達到穩(wěn)定,且超調(diào)量較大。在0.5s負載變化工況下,有功功率在神經(jīng)網(wǎng)絡自整定PI控制策略下能更快的跟蹤給定功率。經(jīng)驗證表明,BP神經(jīng)網(wǎng)絡自整定的PI控制,能縮短調(diào)節(jié)時間,增強系統(tǒng)穩(wěn)定性。
【關鍵詞】：雙饋風力發(fā)電機 狀態(tài)觀測器 滑模變結構控制 BP神經(jīng)網(wǎng)絡自整定PI控制
【學位授予單位】：華北水利水電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP273;TM315
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 研究背景和意義9
• 1.2 國內(nèi)外風力發(fā)電現(xiàn)狀9-10
• 1.3 我國風電發(fā)展存在的問題10-11
• 1.4 風力發(fā)電系統(tǒng)的分類11-12
• 1.5 雙饋式感應發(fā)電機的控制策略12-14
• 1.5.1 轉子側變流器的控制方法12-13
• 1.5.2 網(wǎng)側變流器的控制策略方法13-14
• 1.6 論文的主要工作14-15
• 2 雙饋式感應發(fā)電機的基本原理15-25
• 2.1 DFIG結構和變速恒頻運行原理15-16
• 2.2 三相靜止坐標下DFIG的數(shù)學模型16-19
• 2.3 兩相同步旋轉坐標系下DFIG的數(shù)學模型19-22
• 2.4 雙饋式感應發(fā)電機的并網(wǎng)控制22-23
• 2.5 本章小結23-25
• 3 雙饋式感應發(fā)電機并網(wǎng)轉子側控制策略25-51
• 3.1 滑模變結構控制25-28
• 3.1.1 滑模變結構控制數(shù)學描述25-26
• 3.1.2 滑模變結構控制系統(tǒng)設計26-28
• 3.2 擴張狀態(tài)觀測器28-32
• 3.2.1 狀態(tài)觀測器28-30
• 3.2.2 擴張狀態(tài)觀測器30-32
• 3.3 DFIG并網(wǎng)運行狀態(tài)分析32-34
• 3.4 DFIG并網(wǎng)基于擴張狀態(tài)觀測器積分滑模變結構控制器設計34-37
• 3.4.1 等效控制器設計35
• 3.4.2 切換控制器設計35-36
• 3.4.3 系統(tǒng)擾動觀測36-37
• 3.5 雙饋式感應發(fā)電機并網(wǎng)轉子側仿真結果分析37-50
• 3.5.1 理想條件下DFIG空載并網(wǎng)仿真分析38-47
• 3.5.2 參數(shù)變化下DFIG空載并網(wǎng)仿真分析47-50
• 3.6 本章小結50-51
• 4 雙饋式感應發(fā)電機并網(wǎng)網(wǎng)側變流器控制策略51-63
• 4.1 DFIG網(wǎng)側變流器數(shù)學模型分析51-52
• 4.2 DFIG網(wǎng)側變流器控制策略52-60
• 4.2.1 功率環(huán)控制策略設計52-55
• 4.2.2 電壓環(huán)控制策略設計55-60
• 4.3 本章小結60-63
• 5 結論與展望63-65
• 5.1 結論63
• 5.2 展望63-65
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文65-67
• 致謝67-69
• 參考文獻69-71

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