风力发电系统的并网控制研究

论文摘要

随着能源危机和环境危机的愈演愈烈,风能作为一种可再生的清洁能源,是解决这两大难题的重要途径,对此,世界各国普遍重视并竞相大力发展风电。随着风力发电机组容量的不断增大,怎样提高机组运行效率、最大程度地利用风能已经成为风力发电领域研究的重点,其中变速恒频风力发电技术更是成为这其中的热点问题。风力发电系统是一个复杂的能量转换过程,重点是双馈发电机的控制,因为它连接了前一部分与后一部分的机能转换,是风力发电系统的重要组成部分。本文对风力发电系统的空载并网进行了研究,介绍了风力发电机组的并网技术,包括空载并网和负载并网技术,并对二者进行了比较和分析,针对空载并网时的控制问题进行了研究。本文主要研究的是并网型风力发电系统及其控制器的设计。首先,对风力发电系统的各个部分进行数学建模,包括风速模型,风力机模型,机械传动模型,双馈风力发电机模型,以及功率控制模型和空载并网控制模型。其次,研究矢量控制在发电机功率解耦中的应用及其在空载并网中转子电流的d轴和q轴分量的控制。再次,对建立的系统进行仿真研究,为了降低风速的随机扰动,对风速进行了加权处理;为了改进控制效果,采用了更先进的模糊PI控制器。最后,通过对误差指标的比较和分析,验证了所采用的方法对系统性能的改善和提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• §1-1 能源危机与发展风电的必要性
• §1-2 国内外风力发电的发展现状
• 1-2-1 国外风力发电的发展现状
• 1-2-2 国内风力发电的发展现状
• §1-3 并网风力发电系统的组成及研究现状
• 1-3-1 风力发电系统的组成及其特点
• 1-3-2 风电并网的研究现状
• §1-4 本论文的研究内容及预期目标
• 第二章 风力发电机组并网控制技术及其对系统的影响
• §2-1 风力发电机的并网控制方式
• §2-2 并网风力发电的分类
• §2-3 变速恒频双馈风力发电机组的并网技术概述
• 2-3-1 空载并网
• 2-3-2 负载并网
• §2-4 风电并网对电力系统的影响
• 2-4-1 风电并网对电网的影响
• 2-4-2 风电并网对电网电压特性的影响
• 2-4-3 风电并网对电能质量的影响
• 2-4-4 风电并网电力系统稳定性的影响
• 第三章 风力发电系统数学模型的建立
• §3-1 风速的数学模型
• §3-2 风力机的数学模型
• 3-2-1 风力机特征系数
• 3-2-2 风力机的数学模型
• §3-3 机械传动机构的数学模型
• §3-4 双馈风力发电机的数学模型
• §3-5 并网变换器的数学模型
• 第四章 矢量控制及空载并网控制
• §4-1 矢量控制的基本思想
• §4-2 双馈发电机功率控制
• §4-3 空载并网模型及其控制
• 第五章 风力发电系统控制方法及其仿真实验
• §5-1 传统 PID 控制方法
• §5-2 模糊控制方法
• 5-2-1 模糊控制理论
• 5-2-2 模糊 PID 控制器的构成
• 5-2-3 模糊控制器的设计
• §5-3 仿真框图
• §5-4 仿真结果及分析
• 5-4-1 仿真条件
• 5-4-2 仿真结果及分析
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果