双馈异步风力发电机双电流闭环控制改进策略研究

【摘要】：全世界能源危机的大环境下,新能源的研究与开发成为研究热点,作为新能源之一的风能是一种可再生资源,全球的蕴藏量十分丰富。风力发电是一种分布式发电,风力发电机并网会对电网构成冲击,电网的一些故障也会对风力发电机安全稳定运行构成威胁,在电网发生故障时,风力发电机如果具备优良的控制性能,将极大地增强机组的低电压穿越(LVRT)能力,防止风力发电机脱离电网,保证电网稳定运行。论文首先介绍了对称电网故障下双馈异步风力发电机(DFIG)变换器常用的控制策略,目前电网故障大多是不对称电网故障,该类故障会产生负序分量,在DFIG直流侧产生二倍纹波分量,使用对称电网故障下的控制策略来解决此类新问题,因为控制模型的建立基准点已经发生改变,所以得到的控制算法不够准确,控制会有较大的误差甚至危害机组运行。论文推导了静止abc坐标系DFIG数学模型和旋转dq坐标系DFIG动态数学模型,构建了不对称电网故障时DFIG网侧变换器数学模型,在MATLAB环境中,验证了该模型建立的正确性。阐述了在该模型下“双电流闭环控制策略”的建立过程。设计了不对称电网故障时DFIG网侧变换器性能仿真试验,验证加入双环策略后,DFIG网侧PWM变换器性能变化,仿真结果表明,双环策略虽然能够有效提高DFIG“低电压穿越”性能,但是控制效果有限,存在改进空间。论文最后提出基于模糊自适应的PID控制器(Fuzzy PID)策略,该策略利用模糊自适应技术对PID控制器参数进行在线自适应调整,提出基于神经网络自适应的双电流闭环控制(NNS-DCLC)策略,该策略利用神经网络技术对PID控制器参数进行实时自适应调整,通过不对称电网故障时DFIG网侧变换器性能仿真试验,验证加入改进策略后,DFIG网侧PWM变换器性能变化,仿真结果表明,改进策略比传统双环策略,控制性能更好,Fuzzy PID策略较NNS-DCLC策略,电流控制精度更高,动态响应时间更短,对直流侧电压波动的消除更加有效。
【关键词】：双馈异步风力发电机 DFIG网侧变换器 不对称电网故障 双电流闭环控制 模糊自适应控制 神经网络自适应控制
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM315