風力發(fā)電結(jié)業(yè)作業(yè)

1、課程結(jié)業(yè)考查作業(yè)課程結(jié)業(yè)考查內(nèi)容清單學(xué)號姓名專業(yè)選定的考查內(nèi)容清單 1、根據(jù)所學(xué)知識，通過廣泛查閱資料，總結(jié)并網(wǎng)型雙饋式風力發(fā)電機組機側(cè)變流器（RSC）不同功率控制策略的原理，評析各種功率控制策略的優(yōu)缺點。為改善上述控制策略的不足，提出自己的思想并簡要說明理由。（要求：至少對三種控制策略進行評析）；（30分） 2、利用Matlab/Simulink軟件建立四種風速模型并給出仿真波形，即基本風速，陣風，風速階躍和背景噪聲；（20分） 成績評定成 績： 授課教師： 年 月 日課程結(jié)業(yè)內(nèi)容1：根據(jù)所學(xué)知識，通過廣泛查閱資料，總結(jié)并網(wǎng)型雙饋式風力發(fā)電機組機側(cè)變流器（RSC）不同功率控制策略的原理，評析

2、各種功率控制策略的優(yōu)缺點。為改善上述控制策略的不足，提出自己的思想并簡要說明理由。（要求：至少對三種控制策略進行評析）；（30分） 變流器有兩部分組成，一部分叫網(wǎng)側(cè)變換器，另一部分叫轉(zhuǎn)子側(cè)變換器，這是根據(jù)他們所在位置命名的。網(wǎng)側(cè)變換器的作用是實現(xiàn)交流側(cè)單位功率因數(shù)控制和在各種狀態(tài)下保持直流環(huán)節(jié)電壓的穩(wěn)定，確保轉(zhuǎn)子側(cè)變換器乃至整個雙饋電機勵磁系統(tǒng)可靠工作。轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的主要功能是在轉(zhuǎn)子側(cè)實現(xiàn)根據(jù)發(fā)電機矢量控制系統(tǒng)指令，變換出需要的勵磁電壓。并網(wǎng)型雙饋式風力發(fā)電機組機側(cè)變流器功率控制策略有基于PI調(diào)節(jié)器的定子磁鏈定向矢量控制和基于PI調(diào)節(jié)器的定子電壓定向矢量控制。1、 基于PI調(diào)節(jié)器的定子磁鏈定向

3、矢量控制在雙饋電機定子磁鏈定向的矢量控制策略中，通常將雙饋電機定子磁鏈與兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標系的d軸相重合，逆時針旋轉(zhuǎn)90的方向作為q軸的方向，磁鏈矢量和兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標系均以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，如圖1所示。忽略雙饋電機定子電阻,控制轉(zhuǎn)子電流q軸分量不僅可以控制雙饋電機電磁轉(zhuǎn)矩，同時也可以控制其定子側(cè)有功功率?？刂妻D(zhuǎn)子電流d軸分量不僅可以控制雙饋電機轉(zhuǎn)子勵磁，同時也可以控制其定子側(cè)無功功率。因此分別控制轉(zhuǎn)子側(cè)電流d、q軸分量即可實現(xiàn)雙饋電機有功功率和無功功率的解耦控制。圖1 定子磁鏈定向同步旋轉(zhuǎn)坐標系二、基于調(diào)節(jié)器的定子電壓定向矢量控制：采用定子磁鏈定向的矢量控制策略可以使雙饋電機同普通異步電機一樣實現(xiàn)

4、電磁轉(zhuǎn)矩和勵磁電流的解耦控制。但是由于定子磁鏈觀測精度等方面的原因，采用定子磁鏈定向的矢量控制策略對雙饋電機實施控制時也存在著一些問題。因此基于定子電壓定向的矢量控制策略被引入到雙饋電機的控制之中。定子電壓定向是將定子電壓矢量與同步旋轉(zhuǎn)坐標系的q軸重合，與其垂直并順時針旋轉(zhuǎn)的方向即為d軸方向，電壓矢量和同步旋轉(zhuǎn)dq坐標系均以相同的速度旋轉(zhuǎn)，如圖2所示。在定子電壓恒定不變的情況下，雙饋電機定子側(cè)有功功率由轉(zhuǎn)子電流的q軸分量決定，無功功率由轉(zhuǎn)子電流的d軸分量決定，因此通過分別控制轉(zhuǎn)子側(cè)電流d、q軸分量即可實現(xiàn)雙饋電機有功功率和無功功率的解耦控制。但因為定子電阻存在造成定子電壓矢量不垂直于定子磁鏈矢

5、量而造成不能完全解耦。圖2定子電壓定向同步旋轉(zhuǎn)坐標系內(nèi)容2：利用Matlab/Simulink軟件建立四種風速模型并給出仿真波形，即基本風速，陣風，風速階躍和背景噪聲；（20分）一、基本風基本風描述的是風電場平均風速的變化情況。它可以由風電場測量所得的威布爾分布參數(shù)近似確定 （1）式中表示威布爾分布尺度參數(shù)和形狀參數(shù)； 伽馬函數(shù)。在實際與仿真時我們近似認為是一個不隨時間變化的分量，也就是取為一個常數(shù)。仿真結(jié)果：圖3 基本風仿真結(jié)果二、陣風陣風反映風速的突變性。用于表述風速的突然變化，在三個時間段內(nèi)有不同的風速， 風速 （2） 風速 （3） 表示在該時間段內(nèi)風速變化具有余弦特性，其表達式為: （4） 風速 （5） 式中 陣行風最大的風速（m/s）； 時間（s）； 出現(xiàn)陣性風的時間（起動時間s）； 陣性風的持續(xù)時間。仿真結(jié)果：圖4 陣風仿真結(jié)果三、漸變風漸變風反映風速的漸變性。用于描述風速的逐漸的變化，在四個時間區(qū)段內(nèi)有不同風速， 風速 （6） 風速 （7）表示在該時間區(qū)段內(nèi)風速線性變化表達式 （8） 風速 （9） 風速 （10） 仿真結(jié)果：圖5 階躍風仿真結(jié)果四、隨機風：隨機風反映的是風速變化的隨機性。用以描述在指定的高度的風速變化的隨機風的特性，由許多諧波分量構(gòu)成，其表達式為 （12）式中 隨機分