《同步化雙饋風力發電系統的分析與控制》是依託上海交通大學，由李國傑擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：同步化雙饋風力發電系統的分析與控制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李國傑
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
作為清潔、永續的可再生能源，風力發電在我國得到大力發展。由於風能的動態、隨機性等特點，大容量風電注入將對電網的穩定運行造成影響。目前我國併網風力發電場規模越來越大，而且遠離負荷中心，因此，我國風電併網給電網帶來的影響尤其嚴重。變速恆頻雙饋風力發電系統已成為我國風力發電的主要形式，其控制複雜，已有的控制策略複雜且主要考慮雙饋電機本體，沒有考慮併網後對電力系統的影響等因素，因而給併網分析帶來一定困難。本申請針對變速恆頻雙饋風力發電的特點，結合傳統電力系統的同步發電機理論，對雙饋電機風電系統進行同步化，並提出了風電雙饋電機新的控制方法――幅值頻率控制方法，該方法不需要矢量變換、不需要檢測轉子的轉速和位置信號及轉子電流信號等，大大簡化了風電雙饋電機的控制設計，提高了風電雙饋電機控制系統的可靠性，有助於分析雙饋風力發電的併網運行，對於研究大規模風力發電接入對電網的影響具有重要的理論指導和套用價值。
結題摘要
作為清潔、永續的可再生能源，風力發電在我國得到大力發展。由於風能的動態、隨機性等特點，大容量風電注入將對電網的穩定運行造成影響。目前我國併網風力發電場規模越來越大，而且遠離負荷中心，因此，我國風電併網給電網帶來的影響尤其嚴重。變速恆頻雙饋風力發電系統已成為我國風力發電的主要形式，其可靠運行直接影響電網的安全運行與風電場的經濟效益。本課題首先從變速恆頻風電雙饋電機的建模入手，分析雙饋電機的數學模型、性能與特點。研究雙饋電機矢量的控制係數對控制系統動態性能的影響，研究雙饋電機轉子轉速變化對控制系統動態性能的影響。分析和總結雙饋電機定轉子電流諧波的基本來源，並結合理論分析和試驗結果分析各種諧波的基本特徵，提出了減小雙饋電機電流諧波的方法，從而對雙饋電機的特性有更加清楚的認識。通過對雙饋電機最常用的矢量控制的穩定性進行研究，分析矢量控制中的轉子位置角信號對控制系統的穩定性的影響，並通過數字仿真進行了驗證。針對變速恆頻雙饋電機的特點，結合傳統電力系統的同步發電機理論，對雙饋電機數學模型進行同步化，建立了同步化的雙饋電機的數學模型。在雙饋電機同步化模型基礎上，研究風電雙饋電機新的控制方法――轉子電壓幅值頻率控制（MFC）方法，該方法無需PARK坐標變換，無需雙饋電機轉子角度信號，解決了雙饋電機轉子位置角信號故障對控制系統的穩定性的影響。在此基礎上，進一步研究基於轉子幅值頻率控制的容錯控制方法，從而提高風電雙饋電機控制系統的運行性能與可靠性。通過數字仿真驗證了所提出的轉子電壓幅值頻率控制方法與基於幅值頻率控制的容錯控制方法的有效性。最後，研究大規模風電併網對電網的影響，為了減小風電波動對電網頻率的影響，研究使用控制方法降低風電場功率輸出的波動性，提出了抑制系統頻率偏差的風電功率波動平滑控制器設計方法，該方法使用電力系統頻率偏差作為指標，在電力系統頻率偏差不超標的條件下，最優的降低風電功率的波動性。研究利用儲能抑制風電功率的波動，提出了儲能容量的設計方法。本課題研究成果對於研究減小大規模風力發電接入對電網的影響具有重要的理論指導和套用價值。本課題順利完成，在本課題基金的資助下，共發表23篇論文，其中18篇期刊，4篇國際會議。在本領域IEEE、IET等國際權威期刊上發表SCI收錄4篇，ISTP收錄1篇，另外EI收錄10篇。
