高性能無刷雙饋風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著能源危機和環(huán)境污染問題的日益加重，各國開始尋求清潔可再生的能源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)火力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電經(jīng)過十年的發(fā)展與成熟，在各國能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)一定比例，成為了最有商業(yè)價值的新能源發(fā)電方式。在未來幾年里，海上風(fēng)力發(fā)電將興起作為風(fēng)電市場的新熱點。由于海上風(fēng)電苛刻的自然條件和薄弱的電網(wǎng)接口，要求風(fēng)力發(fā)電機具有高可靠性，低成本的特點，并且能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的電網(wǎng)故障。
　　無刷雙饋電機(Brushless Doubly Fed Machine，B

2、DFM)定子由兩套極對數(shù)不同的繞組組成，轉(zhuǎn)子為特殊設(shè)計的繞線或者磁阻結(jié)構(gòu)。在定子兩套繞組獨立供電的情況下，無刷雙饋電機運行于雙饋模式，具有類似同步電機的特性，并且可以通過調(diào)節(jié)控制繞組的勵磁頻率改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。由于無刷雙饋電機轉(zhuǎn)子不存在碳刷和滑環(huán)，可靠性高;變流器與控制繞組相連，容量小且成本低;因此能夠很好地滿足海上風(fēng)電高可靠性、低成本的要求。
　　本文以無刷雙饋電機應(yīng)用于海上風(fēng)電為背景，從電機本體和控制策略兩方面入手，針對海上風(fēng)力發(fā)

3、電系統(tǒng)中的一些關(guān)鍵問題進行研究。本文的主要工作有:
　　首先，分析了無刷雙饋電機的基本工作原理，給出無刷雙饋穩(wěn)態(tài)運行的功率分析和運行極限?；诶@組分布函數(shù)，對無刷雙饋電機本體諧波進行分析，重點研究由于電機諧波磁場產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動，并給出轉(zhuǎn)矩波動與電機拓撲結(jié)構(gòu)和繞組分布之間的定量關(guān)系，進而為電機本體設(shè)計和優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。
　　其次，建立無刷雙饋電機統(tǒng)一dq坐標(biāo)系下的矢量模型，提出電網(wǎng)電壓定向的矢量控制策略，通過加入前饋項，實現(xiàn)

4、有功、無功功率的解耦控制。結(jié)合實際運行情況，針對電網(wǎng)不平衡故障時，分析無刷雙饋電機的動態(tài)行為特性，進而提出四個控制目標(biāo)和相應(yīng)的改進控制策略，有效地抑制了電網(wǎng)不平衡故障對無刷雙饋電機和電網(wǎng)的影響，滿足并網(wǎng)規(guī)范，使無刷雙饋機組能夠適應(yīng)電網(wǎng)不平衡故障。
　　最后，由于無刷雙饋電機被控量的頻率隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化，采用固定諧振點的PR控制器無法有效抑制波動分量的誤差，探究和提出了具有自適應(yīng)能力的頻率檢測算法和自適應(yīng)控制器，最終實現(xiàn)頻率可變