双馈风力发电系统变桨距控制策略研究

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为了人类的生存和发展我们迫切需要解决能源和环境问题。开发利用风能是增加能源供应、调整能源结构、保障能源安全、减排温室气体、保护生态环境和构建和谐社会的一项重要举措,对于建设资源节约型和环境友好型社会具有重要作用。随着风电场规模的扩大,以及风电在电网中比例的提高,风电已经不再是单独的发电技术问题。风力发电控制系统及其控制策略,是风力发电持续大规模发展过程中,必须重视的重要课题。本论文针对风电机组系统建模的相关问题,对风力机变桨距控制技术进行了建模及仿真分析,对风力机变桨距控制策略进行了分析与研究。  首先,分析了双馈感应发电机的基本结构和工作原理,建立了双馈感应发电机的数学模型和网侧变流器、转子侧变流器的数学模型。根据变桨距风力发电机组的控制要求提出网侧、转子侧变流器的控制策略。  其次,建立了风力机的数学模型,分析了风力机的气动特性,从变桨距控制角度出发,分析了变浆距系统的运行状态,提出了基于最大风能捕获的变桨距风力发电系统控制策略,并对风力机传动系统的动力学模型进行了研究。  最后,采用PSCAD/EMTDC仿真软件,建立了风力机、双馈异步发电机、交直交变流器、风速等的仿真模型,对双馈风力发电控制系统进行仿真研究。仿真结果可以看出,通过变桨距角控制系统对叶片桨距角进行控制,使风力发电机组的机械部分与发电机的电气部分配合,能改善供电质量、提高风能利用效率。验证了本文提出的双馈感应发电机变流器的控制策略正确性及风力机变桨距控制策略的可行性,对风电机组的运行和控制研究及风电机组的设计具有重要的理论及现实意义。
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