基于自然坐标的储能型永磁同步风力发电系统稳定控制研究
风速的变化会引起电压幅值和频率的波动，若不加以控制不仅影响电能的质量，污染大电网，损坏用电设备，且不能合理利用能源。针对此问题，本文提出了基于自然坐标的储能型风力发电系统在不同工作方式时的控制策略，实现风力发电系统的稳压控制和最大功率跟踪，提高风力发电系统的电能质量和能量利用率。 首先，建立风力机、永磁同步发电机、储能装置等模块的数学模型，分析风力发电系统的结构和工作原理。其次，根据风力发电系统在并网和离网模式下的工作特点，选取不同的控制电路。 并网模式下，本文提出了基于自然坐标的储能型风力发电系统并网控制策略。对风力发电机侧，提出了自然坐标下的准滑模控制策略。与传统dq坐标相比，自然坐标下的控制可省去坐标转换等环节，减少误差，提高系统运行速度。与传统滑模控制相比，准滑模控制可实现对风力发电并网系统的最大功率跟踪，减小抖动和机械应力，提高发电机性能。直流侧采用电容和铅酸蓄电池结合储存能量，实现功率的传输，保持直流侧稳定的能量供给，平抑功率波动。对并网侧变流器，本文提出了自然坐标下的双闭环控制策略，此控制策略简单可靠。 离网模式下，本文提出了基于自然坐标的储能型风力发电离网系统控制策略。风力发电机侧采用不控整流+Boost升压电路。与传统转速控制相比，本文采用控制Boost升压电路的占空比获得最大功率，提高电压等级，减小对风力机最大功率曲线的依赖性，简化控制结构。对储能装置，采用并联型双向DC/DC电路代替传统双向DC/DC电路，实现能量流动和稳定直流侧电压的同时减小储能充放电电路体积。在离网侧变流器，提出自然坐标下的双闭环控制策略，提高运行速度。 最后，在MATLAB/Simulink中搭建不同模式下风力发电系统的仿真模型，后利用dSPACE+风力发电模拟试验台搭建风力发电系统实验平台，其仿真和实验结果验证了此控制系统的可行性和有效性。
风力发电系统;稳定控制;电能质量;能量利用率;自然坐标
广西大学
硕士
检测技术与自动化装置
卢子广
2016
中文
TM614
64
2017-01-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）