基于PIR控制的电流源型永磁同步风力发电系统低电压穿越策略研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xzjwl
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近年来,风力发电发展迅速,装机量和并网功率不断提高,随着风力发电渗透率的增加,电网与风电场的联系越来越紧密。电网电压故障时风机保持一定时间内的并网运行有利于电网电压的恢复。因此,风力发电系统的低电压穿越控制技术也成为风力发电技术研究的重点。本文围绕电流源型永磁同步风力发电系统(Permanent Magnet Synchronous Generator-Wind Generation System, PMSG-WGS)低电压穿越问题展开研究,主要工作和创新点在于:  1.针对PMSG-WGS的低电压穿越问题,本文在对系统发生电压跌落时系统功率波动机理分析的基础上,提出机侧采用基于电网电压前馈的机侧直接功率控制策略限制发电机输出功率,网侧采用直流电流外环稳定直流电流、电流内环控制并网电流的直流环节功率平衡控制策略。  2.采用一种基于比例积分谐振(Proportion Integration Resonance,PIR)控制的低电压穿越控制方法,基于PIR控制器的电流内环实现在正序坐标系下同时控制电流正负序分量。另外,策略中采用解耦双同步坐标系锁相环进行不平衡电网电压锁相和正负序分离。  3.根据所提出的低电压穿越控制策略,采用基于解析计算法的控制器参数设计方法对控制器参数进行设计。分析推导出网侧和机侧控制系统的传递函数,并给出PI参数解析计算式,对解析式中的关键参数:开环截止频率和相角裕度的取值范围进行计算,并分析不同取值对控制器性能的影响,按照优化取值对控制器参数进行设计。  4.在MATLAB/Simulink环境中搭建锁相环和电流源型PMSG-WGS系统仿真模型,对所提出控制策略在不同电网电压跌落条件下的低电压穿越能力进行验证,且在硬件DSP实验平台上对锁相环进行了实验验证。
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