变速恒频风力发电系统控制策略与实验研究

"变速恒频风力发电系统运行与控制研究" 变速恒频风力发电系统是一种先进的风能转换技术，其核心在于通过调整发电机的转速以保持电力频率恒定，同时最大化风能捕获效率。本文深入研究了这一领域的关键技术和理论，尤其关注双馈型异步发电机（DFIG）的运行与控制策略。 DFIG是变速恒频风力发电系统中的主要发电机类型，它的特点是能够在并网时独立调整有功和无功功率。在DFIG的运行理论部分，论文详述了发电机的数学模型，包括坐标变换、运行特性以及功率关系，这些都是进行高效控制的基础。DFIG的最大风能追踪机理探讨了如何在不同风速条件下调整发电机状态，以最优化地转化风能。 在功率控制方面，文章提出了一种基于DFIG的无风速检测最大风能追踪策略。这种方法简化了控制系统设计，提高了动态响应和稳定性。为了实现功率解耦，论文引入了磁场定向矢量控制技术，这是一种先进的控制策略，可以分别独立地调节发电机的有功和无功功率，从而提高系统效率。 在并网控制环节，论文分析了现有的并网技术，并提出了适用于交流励磁变速恒频风力发电机的“柔性”并网方案。这两种方案——空载和负载并网，都基于磁场定向矢量控制，能够确保系统在不同转速下稳定并网，减少了对电网的影响。 双PWM型变换器在DFIG系统中起到至关重要的作用，它们分别位于发电机的机侧和网侧，负责功率转换和控制。论文详细阐述了这两种变换器的功能差异和控制策略，特别是网侧变换器的电网电压定向矢量控制技术，该技术实现了单位功率因数控制和直流电压控制，提高了系统的电能质量。 仿真研究部分，作者构建了包括风力机、DFIG和整个系统的仿真模型，通过并网和发电子系统的协同工作，模拟了从并网到最大风能追踪的全过程，验证了所提控制策略的有效性。 这篇博士学位论文为变速恒频风力发电系统提供了深入的理论分析和创新的控制策略，对于提升风能利用效率和推动风力发电技术的发展具有重要意义。