【摘 要】
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随着国家“十四五”各项规划的制定与实施,新能源产业结构不断优化升级,作为可再生能源之一的风能备受关注。在一些风能资源丰富的地区,利用风力发电进行提水灌溉作业不仅有效提高资源的利用率,也符合国家的生态发展理念。因此,本文主要以离网型风力发电提水系统的控制策略为切入点进行研究,对提高整个系统的稳定状态和运行效率具有重要的工程意义。首先,本文从课题的研究背景及发展现状出发,简要介绍了离网型风力发电提水系
【基金项目】
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扬州市与扬州大学的合作项目“风力发电集成泵系统的开发与优化”；
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随着国家“十四五”各项规划的制定与实施,新能源产业结构不断优化升级,作为可再生能源之一的风能备受关注。在一些风能资源丰富的地区,利用风力发电进行提水灌溉作业不仅有效提高资源的利用率,也符合国家的生态发展理念。因此,本文主要以离网型风力发电提水系统的控制策略为切入点进行研究,对提高整个系统的稳定状态和运行效率具有重要的工程意义。首先,本文从课题的研究背景及发展现状出发,简要介绍了离网型风力发电提水系统在有无储能装置两种模式下的拓扑结构以及能量流动的区别,并建立系统各结构的数学模型。其次,以矢量控制为核心,分别提出发电机侧和负载侧变换器的控制方式:发电机侧采用id*=0的控制,通过叶尖速比法来实现最大功率跟踪目标;负载侧采用基于转子磁链定向的控制方式来实现对异步电机的调速控制。其中对风力发电提水系统在离网无储能条件下提出直流侧电压稳定的控制策略,主要是通过在速度环前添加由PI控制的电压环来达到稳压的目的,继而实现水泵轴功率对风力机吸收功率的动态跟踪,即功率的平衡控制。针对系统在PI控制器下由外界环境、电机参数摄动以及结构建模误差等干扰因素带来的超调、响应速度慢、电流谐波等问题,本文提出了一阶线性自抗扰控制器（Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC）对系统各个模块的控制进行优化。在机侧的复合线性自抗扰控制（Compound linear active disturbance rejection control,CLADRC）中,将转速环和d-q轴电流环设计成LADRC控制,通过电磁转矩的反馈对q轴电流给予补偿来提高发电机转速的抗负载转矩扰动能力;负载侧同样将LADRC控制器用于异步电机的转速环、磁链环和d-q轴电流环,缩短系统的响应时间。最后,借助Matlab/Simulink平台分别搭建离网型风力发电提水系统在有储能和无储能两种模式下的联合仿真模型,对系统采用不同控制方式进行对比分析。仿真结果表明改进的控制器对系统的动静态性能和抗干扰能力有所提高,说明所提控制策略的可行性。
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