大容量海上风电机组的并网技术研究

【摘要】：在中国新能源技术迅猛发展背景的下,风力发电技术应用越来越多,由于海上风力发电具有不占陆地面积、噪音污染小等等优势慢慢成为风力发电的主力军。本文分析了5MW双馈风力发电系统各部分的数学模型以及运行特点,设计了基于定子磁链定向的机侧换流器控制策略与网侧换流器的控制策略,提出了一种基于功率与转速微分信号的改进爬山法的最大功率追踪方法,并且在PSCAD/EMTDC中建立了风速、风力机、换流器的模型。 然后本文分析了不平衡电网电压特别地对5MW双馈风力发电系统的影响,并且介绍了针对不平衡电网电压的理论分析方法,包括对称分量法、序分量的旋转变换方法等等。然后分析了不平衡电网下的双馈电机和网侧换流器的运行特性,根据双馈电机和网侧换流器的运行特性设计了基于双dq电流的机侧换流器和网侧换流器的控制策略,并在PSCAD/EMTDC中的正常情况的5MW双馈风力发电系统模型的基础上,修改成了不平衡电网电压下的控制策略。 最后,本文设计并实现了双馈风力发电系统硬件实验平台,介绍了平台的主要构成以及各个控制部分的接口设计,然后介绍了基于TMS320F28335DSP板控制电路的网侧换流器和机侧换流器的软件设计,实验平台仿真结果表明,本文的理论研究工作在工程应用上的实用性和有效性,为5MW双馈风力发电系统的变流器的应用打下了理论研究基础。 【关键词】：双馈风力发电机组 最大功率追踪 不平衡电网电压 实验平台
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 选题背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 海上风电发展现状10
• 1.2.2 风电并网技术研究现状10-12
• 1.3 本文主要工作12-13
• 第2章 5MW双馈风电机组建模13-35
• 2.1 5MW双馈风机发电系统13-14
• 2.2 风速模型14-15
• 2.3 风力机模型15-16
• 2.4 5MW双馈风机机侧换流器及控制模型16-22
• 2.4.1 机侧换流器及其有功-无功解耦控制原理16-20
• 2.4.2 机侧换流器控制模型20-22
• 2.5 5MW双馈风机网侧换流器及控制模型22-25
• 2.5.1 网侧换流器及其有功-无功解耦控制原理22-24
• 2.5.2 网侧换流器的控制模型24-25
• 2.6 5MW双馈风力发电机组的最大功率追踪控制策略研究25-28
• 2.6.1 常见的最大功率追踪控制策略26-27
• 2.6.2 基于风速和功率微分信号的改进最大功率追踪控制策略27-28
• 2.6.3 最大功率追踪控制模型28
• 2.7 5MW双馈风力发电机组的低电压穿越28-29
• 2.8 5MW双馈风力发电机组模型的仿真校验29-34
• 2.8.1 主电路模型29-30
• 2.8.2 主要输出波形30-31
• 2.8.3 机侧换流器控制效果31-33
• 2.8.4 网侧换流器控制效果33-34
• 2.9 本章小结34-35
• 第3章 不平衡电网电压下的DFIG机组控制策略35-57
• 3.1 电网电压三相不平衡35-41
• 3.1.1 双馈风力发电系统的电压不平衡36-37
• 3.1.2 不平衡电网电压的理论分析方法37-41
• 3.2 不平衡电网电压下的双馈风力发电机组的控制策略41-48
• 3.2.1 不平衡电网电压下双馈电机运行特性41-44
• 3.2.2 不平衡电网电压下机侧换流器双dq电流算法控制策略44-47
• 3.2.3 不平衡电网电压下机侧换流器控制模型47-48
• 3.3 不平衡电网电压下网侧换流器控制策略48-53
• 3.3.1 不平衡电网电压下网侧换流器运行特性48-51
• 3.3.2 基于双dq电流控制的网侧换流器控制策略51
• 3.3.3 不平衡电网电压下网侧换流器控制模型51-53
• 3.4 控制模型仿真结果53-55
• 3.5 本章小结55-57
• 第4章 2.2kW DFIG发电仿真实验平台设计与实现57-71
• 4.1 仿真实验平台的主要硬件构成57-63
• 4.2 控制部分接口设计63-64
• 4.3 基于TMS320F28335的控制电路板的设计64-68
• 4.3.1 机侧换流器软件设计65-66
• 4.3.2 网侧换流器软件设计66-68
• 4.4 仿真实验平台的运行试验68-70
• 4.5 本章小结70-71
• 第5章 结论与展望71-73
• 5.1 结论71-72
• 5.2 展望72-73
• 参考文献73-76
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文以及其他成果76-77
• 致谢77

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