双馈型风力发电机控制策略及低电压穿越技术研究

双馈型风力发电机组具有变流器容量小、效率高、并网功率灵活可控的优点,成为目前风力发电领域的重要研究方向。本文以双馈型风力发电系统为研究对象,重点对双馈型风力发电系统电机侧及电网侧变流器的控制策略及低电压穿越技术展开了理论研究,并通过仿真和实验对其进行了验证。 首先分析了双馈型风力发电系统的运行原理,在建立双馈电机数学模型的基础上研究了双馈电机的控制方法。其中,重点对基于定子磁链定向及定子电压定向的矢量控制控制策略进行研究,并将比较新颖的比例谐振控制器应用到定子电压定向矢量控制系统中,得到了较好的稳态及动态性能。 其次研究了电网侧变流器的数学模型与控制策略。建立了PWM整流器的数学模型和等效电路,在此基础上重点研究了电网电压定向矢量控制策略,其中对PI调节器及空间矢量脉宽调制策略(SVPWM)进行了较详细的阐述。然后,通过仿真对电网侧的控制策略及其动静态性能进行了验证。 为了使双馈电机在电网电压跌落时不脱网,本文对其低电压穿越控制技术进行了研究。分析了低电压时双馈电机系统的响应特性；并针对“1.5MW双馈型风力发电系统”确定了一套低电压穿越控制方案；同时,对比分析各种低电压模拟装置,并提出一种基于定子电压突升的模拟方案。通过仿真对低电压时双馈电机的响应特性、低电压穿越控制方案及低电压模拟装置进行了验证。 作为对理论分析及仿真的验证,本文通过90kW双馈型风力发电系统模拟实验平台对电机侧变流器、电网侧变流器及低电压穿越技术方案进行了实验研究,通过实验验证了本文双馈电机系统变流器控制策略及低电压穿越技术方案的可行性。