兆瓦级双馈风力发电系统控制策略研究

风能是一种清洁的可再生能源,资源极其丰富。据估计,全世界风能资源总量约为每年1300亿千瓦,仅1%的地面风力就能满足全世界对能源的需求,从上世纪70年代中期开始风力发电受到世界各国的重视。如今风力发电已发展成为可再生能源中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。综合资源、技术、经济、环保等因素,大力发展风力发电产业,是解决我国能源和电力短缺最现实的战略选择。 本文着重对变速恒频风力发电系统做深入研究。先从双馈感应发电机(DFIG)的基本原理出发,得出了双馈电机在三相静止坐标系下的数学模型,然后通过坐标变换,推导了双馈电机在两相同步旋转(dq0)坐标系下的数学模型,为双馈感应风力发电系统的研究打下理论基础。通过引入最大风能追踪机理,建立了基于定子磁链定向的DFIG有功、无功功率解耦控制策略,并分析了其等效电路和功率平衡关系；最后,通过对网侧和转子侧变换器的研究,引入了双PWM变换器,重点建立了网侧变换器的数学模型,确立了电网电压矢量定向的网侧变换器控制策略,并建立了神经PID控制器,与常规PI控制器做了比较。 本文利用Matlab/Simulink对双馈风力发电系统搭建了仿真模块,并进行了动态仿真。对仿真结果分析可知,采用矢量控制策略的双馈型变速恒频风力发电系统具有良好的动态、静态性能。同时,仿真结果也证明了控制策略的正确性。