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风力发电机组有功无功控制策略的研究

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第1章 绪 论

1.1 风能与风力发电

1.2 论文课题的选题背景与研究意义

1.3 研究现状

1.4 本文研究内容

第2章 双馈风力发电系统及其数学模型

2.1 变速恒频双馈风力发电系统

2.2 风力机原理及其数学模型

2.3 双馈风力发电机

2.4 双馈异步风力发电机用交流励磁电源

2.5 本章小结

第3章 双馈风力发电系统建模及仿真研究

3.1 双馈风力发电机的空间矢量脉宽调制

3.2 基于双PWM解耦控制的双馈风力发电系统最大风能追踪

3.3 仿真与分析

3.4 本章小结

第4章 电网故障下双馈风机功率控制

4.1 现有DFIG风电系统的故障穿越技术

4.2 电网电压故障下改进的DFIG控制策略

4.3 电网电压不平衡故障条件下改进控制策略仿真

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

攻读硕士研究生期间发表的论文及其它成果

致谢

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摘要

能源和环境问题已成为影响人类和社会可持续发展的关键因素,因此新能源的发展日益受到关注。随着风力发电技术的快速发展,总装机容量也在持续增大。考虑到风电功率的波动性和不可预期性,研究风力发电系统的建模及功率控制策略,对保障电力系统安全、稳定运行有着重要的理论意义和实际价值。
  本文通过分析双馈风力发电系统的原理、结构和组成,给出了其数学模型,包括风力机模型和双馈风力发电机模型,以及双馈异步风力发电机的功率关系。结合现场实际和专家经验,修正了在任意速旋转 d-q坐标系中 DFIG的数学模型。
  在控制策略方面,本文提出了相应的优化改进方案,以实现最大风能追踪和电网故障下的低电压穿越运行,包括:
  (1)应用了一种利用复平面中开关矢量与电压关系来控制电力电子器件通断的脉宽调制方案,可实现对并网风力发电系统变换器的调制。
  (2)改进了基于定子电压定向的网侧变换器、转子侧变换器控制策略,能够对风力机和变换器进行有效调控,实现有功功率与无功功率的解耦控制和最大风能追踪。
  (3)提出了在电网电压故障时双馈机组的低电压穿越控制策略,可以抑制转子电流波动和直流母线过电压,使风电机组实现不脱网运行。
  针对以上提出的控制方案,在Matlab/Simulink仿真平台中搭建1.5MW双馈风力发电系统的仿真模型。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。

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