采用超級電容的直驅風電機組故障穿越和功率平滑控制.pdf

1、風能是綠色能源，具有分布廣、可再生、無污染的特點。在風力發(fā)電領域中，直驅永磁同步風力發(fā)電機組(D-PMSG WTGS)由于其運行可靠性和控制靈活性，得到了越來越多的關注，市場份額逐漸增加。本文針對采用超級電容器儲能的D-PMSG WTGS，對其故障穿越和功率平滑控制展開研究，以期進一步提高其運行性能。
　　首先，明確了研究的目的和意義，分析了世界能源消費結構，分別闡述了現(xiàn)階段風力發(fā)電和超級電容器的發(fā)展現(xiàn)狀，綜述了D-PMSG WT

2、GS的故障穿越和功率平滑控制的研究現(xiàn)狀。
　　其次，給出了采用超級電容器的D-PMSG WTGS的拓撲結構，根據(jù)其結構和工作原理，推導了網側變換器和雙向 Buck-Boost變換器的數(shù)學模型，包括了網側變換器和雙向Buck-Boost變換器的開關函數(shù)模型以及雙向Buck-Boost變換器的狀態(tài)方程模型和傳遞函數(shù)模型。
　　第三，針對電網故障和電網正常兩種狀況，提出D-PMSG WTGS中網側變換器和用于超級電容器存儲和釋放電

3、能的雙向 Buck-Boost變換器的協(xié)調控制策略。采用二階廣義積分器鎖相環(huán)(SOGI-PLL)檢測電網電壓，電網正常時，網側變換器采用基于電壓前饋的直流電壓外環(huán)、電流內環(huán)的電網電壓定向控制，雙向 Buck-Boost變換器采用電流單閉環(huán)釋能控制；電網故障時，網側變換器采用結合負序電壓前饋的功率外環(huán)、電流內環(huán)控制，雙向 Buck-Boost變換器采用直流電壓外環(huán)、電流內環(huán)雙閉環(huán)控制。在 Matlab/Simulink環(huán)境中進行了仿真研究

4、，仿真結果表明，所論協(xié)調控制策略可以提高D-PMSG WTGS的故障穿越能力。
　　第四，對D-PMSG WTGS的功率平滑控制進行研究。設計了“風速功率模型”，用來模擬風力發(fā)電機的出力隨風速發(fā)生波動的狀態(tài)；為實現(xiàn)并網功率相對平滑，網側變換器采用電網電壓定向控制，雙向Buck-Boost變換器采用電流單閉環(huán)控制。其中，有功功率給定值由機側輸出功率及其平均值確定，并對比分析了數(shù)值平均法和低通濾波法獲得的功率平均值的效果。仿真結果表明