高性能無刷雙饋風力發(fā)電機系統(tǒng)關鍵技術研究.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。風力發(fā)電經過十年的發(fā)展與成熟，在各國能源結構中占據一定比例，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，海上風力發(fā)電將興起作為風電市場的新熱點。由于海上風電苛刻的自然條件和薄弱的電網接口，要求風力發(fā)電機具有高可靠性，低成本的特點，并且能夠適應各種復雜的電網故障。
　　無刷雙饋電機(Brushless Doubly Fed Machine，B

2、DFM)定子由兩套極對數不同的繞組組成，轉子為特殊設計的繞線或者磁阻結構。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，并且可以通過調節(jié)控制繞組的勵磁頻率改變轉子轉速。由于無刷雙饋電機轉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電高可靠性、低成本的要求。
　　本文以無刷雙饋電機應用于海上風電為背景，從電機本體和控制策略兩方面入手，針對海上風力發(fā)

3、電系統(tǒng)中的一些關鍵問題進行研究。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，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生的轉矩脈動，并給出轉矩波動與電機拓撲結構和繞組分布之間的定量關系，進而為電機本體設計和優(yōu)化提供理論基礎。
　　其次，建立無刷雙饋電機統(tǒng)一dq坐標系下的矢量模型，提出電網電壓定向的矢量控制策略，通過加入前饋項，實現

4、有功、無功功率的解耦控制。結合實際運行情況，針對電網不平衡故障時，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和相應的改進控制策略，有效地抑制了電網不平衡故障對無刷雙饋電機和電網的影響，滿足并網規(guī)范，使無刷雙饋機組能夠適應電網不平衡故障。
　　最后，由于無刷雙饋電機被控量的頻率隨著轉速的變化而變化，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能力的頻率檢測算法和自適應控制器，最終實現頻率可變