雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)控制綜述開題報(bào)告

1、設(shè)計(jì)(論文)題目： 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)控制綜述 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告1結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述，應(yīng)附有參考文獻(xiàn)，且被引用。文 獻(xiàn) 綜 述 世界上的煤炭、石油等不可再生能源日益枯竭，風(fēng)力發(fā)電作為一種清潔可再生的新能源，對(duì)于緩解能源危機(jī)、保護(hù)環(huán)境具有非常重要的意義。目前，除了水電以外的任何可再生能源中，風(fēng)力發(fā)電的潛力最大。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)前，需要對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行并網(wǎng)前調(diào)節(jié)，使發(fā)電機(jī)定子電壓和電網(wǎng)電壓在幅值、頻率、相位上均保持一致，以滿足并網(wǎng)條件。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量越來越大，目前已經(jīng)發(fā)展到MW級(jí)水平，機(jī)組并網(wǎng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖

2、擊已不能忽視，它不但會(huì)引起電網(wǎng)電壓大幅下降，而且會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)組各部件造成損壞，甚至還會(huì)威脅其他發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。因此，必須通過合理的并網(wǎng)技術(shù)來抑制并網(wǎng)沖擊電流。并網(wǎng)技術(shù)己成為風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中的一個(gè)不可忽視的問題。 傳統(tǒng)的風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)主要有同步發(fā)電機(jī)整步與同步并網(wǎng)、異步發(fā)電機(jī)直接并網(wǎng)、準(zhǔn)同期并網(wǎng)、捕捉式準(zhǔn)同步并網(wǎng)等，這些技術(shù)對(duì)調(diào)速性能要求較高，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，只適用于恒速恒頻機(jī)組。相對(duì)于恒速恒頻，變速恒頻（Variable Speed Constant Frequency ，VSCF）風(fēng)電技術(shù)具有效率高、磨損小和電能質(zhì)量佳等諸多優(yōu)點(diǎn)。采用雙饋異步發(fā)電機(jī)（Doubly-Fed Induction Gene

3、rator DFIG）的雙饋式變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)是目前應(yīng)用最廣泛的機(jī)型1。 DFVSCF風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)近年來得到了廣大學(xué)者的重視和研究。文獻(xiàn)2總結(jié)了DFVSCF風(fēng)電機(jī)組的現(xiàn)有并網(wǎng)方式，指出空載并網(wǎng)實(shí)現(xiàn)簡單，是應(yīng)用最廣的并網(wǎng)技術(shù)；文獻(xiàn)3采用電網(wǎng)電壓定向建立了DFVSCF風(fēng)力發(fā)電機(jī)空載并網(wǎng)控制策略，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；文獻(xiàn)4采用了定子磁鏈定向矢量控制實(shí)現(xiàn)DFVSCF風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)，分別敘述了空載和負(fù)載并網(wǎng)的方式方法。文獻(xiàn)5采用虛擬磁鏈定向技術(shù)實(shí)現(xiàn)了DFVSCF風(fēng)力發(fā)電機(jī)的柔性并網(wǎng)，無需檢測電網(wǎng)電壓，但需要網(wǎng)側(cè)變換器的配合和額外的硬件設(shè)計(jì)；文獻(xiàn)6在常規(guī)矢量控制基礎(chǔ)上，分別采用了自抗擾和模糊控制技術(shù)，

4、提出了不需要精確發(fā)電機(jī)參數(shù)的并網(wǎng)策略，目的是提高魯棒性和穩(wěn)定性，但是算法復(fù)雜，實(shí)際性能缺乏實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 雙饋發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)方式主要是基于定子磁鏈或電網(wǎng)電壓定向矢量控制的準(zhǔn)同期并網(wǎng)控制技術(shù)，包括空載、獨(dú)立負(fù)載、孤島和電動(dòng)共4種VSCF并網(wǎng)方式7，其中空載方式并網(wǎng)前發(fā)電機(jī)不帶負(fù)載，不參與能量和轉(zhuǎn)速的控制；獨(dú)立負(fù)載方式并網(wǎng)前接有負(fù)載，發(fā)電機(jī)參與能量控制；孤島方式在并網(wǎng)前需形成能量回路，轉(zhuǎn)子變換器的能量輸入由定子提供，降低了并網(wǎng)時(shí)的能量損耗。由于空載并網(wǎng)方式具有控制策略簡單、控制效果好特點(diǎn)，在實(shí)際機(jī)組中廣泛采用：其他并網(wǎng)方式存在控制系統(tǒng)較為復(fù)雜、系統(tǒng)穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，目前處于實(shí)際試驗(yàn)和理論探索階段。 1.空

5、載并網(wǎng)方式 此法就是并網(wǎng)前發(fā)電機(jī)空載，定子電流為零，發(fā)電機(jī)不參與能量和轉(zhuǎn)速的控制，此時(shí)轉(zhuǎn)子由交流電源進(jìn)行勵(lì)磁，采用定子磁鏈定向或電網(wǎng)電壓定向技術(shù)，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流對(duì)發(fā)電機(jī)的定子電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)建立的定子空載電壓與電網(wǎng)電壓的頻率、相位和幅值一致時(shí)進(jìn)行并網(wǎng)，并網(wǎng)完成后其從并網(wǎng)控制切換到發(fā)電控制，根據(jù)實(shí)際風(fēng)速進(jìn)行功率的實(shí)時(shí)調(diào)整。這種方式并網(wǎng)時(shí)風(fēng)電機(jī)組不帶本地負(fù)載，適合直接向電網(wǎng)供電的大型風(fēng)電場并網(wǎng)控制8。此法優(yōu)點(diǎn)：并網(wǎng)使用設(shè)備少，并網(wǎng)控制簡單，性能優(yōu)良；在并網(wǎng)過程中幾乎無沖擊電流；采用電網(wǎng)電壓定向的并網(wǎng)方式不需要觀測定子磁鏈，避免了定子磁鏈檢測不準(zhǔn)確而造成的并網(wǎng)性能惡化，使并網(wǎng)過程更加順滑。此法

6、缺點(diǎn)：并網(wǎng)前轉(zhuǎn)速完全由風(fēng)力機(jī)決定，為了防止并網(wǎng)前發(fā)電機(jī)的能量失衡而引起的轉(zhuǎn)速失控，需要風(fēng)力機(jī)有較強(qiáng)的調(diào)速能力；采用定子磁鏈定向的并網(wǎng)方式，由于并網(wǎng)前定子磁鏈并不是恒定不變的，定子磁鏈的檢測和定向都難以做到非常準(zhǔn)確，從而使得空載并網(wǎng)的控制性能惡化，不可避免地對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊。 2.負(fù)載并網(wǎng)方式 此法在并網(wǎng)前發(fā)電機(jī)己經(jīng)帶有獨(dú)立負(fù)載（如電阻性負(fù)載），定子有電流，并網(wǎng)前發(fā)電機(jī)參與原動(dòng)機(jī)的能量控制，根據(jù)電網(wǎng)信息和定子電壓、電流對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，當(dāng)負(fù)載兩端建立的定子電壓與電網(wǎng)電壓兩者的頻率、相位、幅值一致時(shí)進(jìn)行并網(wǎng)。此法優(yōu)點(diǎn)：能實(shí)現(xiàn)在變風(fēng)速條件下的無沖擊并網(wǎng)；發(fā)電機(jī)具有一定的能量調(diào)節(jié)作用，可與風(fēng)力機(jī)配合實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)

7、速的控制，降低了對(duì)風(fēng)力機(jī)調(diào)速能力的要求，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性9。此法缺點(diǎn)：控制復(fù)雜，需要進(jìn)行電壓補(bǔ)償和檢測更多的電壓、電流量；需要多一阻性負(fù)載。 3.孤島并網(wǎng)方式 此法是近年來才提出的比較新穎的一種并網(wǎng)方式，它分為勵(lì)磁、孤島運(yùn)行和并網(wǎng)3個(gè)階段10。此法優(yōu)點(diǎn)：在并網(wǎng)前形成能量回路，轉(zhuǎn)子變換器的能量輸入由定子提供，降低了并網(wǎng)時(shí)的能量損耗。此法缺點(diǎn)：并網(wǎng)方法復(fù)雜，操作麻煩，并網(wǎng)速度慢；需要預(yù)充電回路，成本高。4. 電動(dòng)式并網(wǎng)方式 上面3種并網(wǎng)方式都是針對(duì)具有自啟動(dòng)能力的水平軸雙饋風(fēng)電機(jī)組的準(zhǔn)同期并網(wǎng)方式。由于垂直軸型的雙饋機(jī)組不具備自啟動(dòng)能力，風(fēng)力發(fā)電機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)下的啟動(dòng)可由雙饋電機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)機(jī)工

8、況來實(shí)現(xiàn)11。此法優(yōu)點(diǎn)：并網(wǎng)實(shí)現(xiàn)方法簡單，通過適當(dāng)?shù)捻樞蚩刂凭湍軌驅(qū)崿F(xiàn)不具備自啟動(dòng)能力的雙饋發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)與并網(wǎng)，如果電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)安裝“CrowBar Protection”保護(hù)裝置，則通過控制器投切“CrowBar Protection”就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的啟動(dòng)與準(zhǔn)同期并網(wǎng)12。此法缺點(diǎn)：并網(wǎng)方法較為復(fù)雜，操作也較麻煩，并網(wǎng)速度較慢；轉(zhuǎn)子需串入電阻，并網(wǎng)過程存在能量損耗。 并網(wǎng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)安全、高效運(yùn)行的重要前提和條件。首先，并網(wǎng)是風(fēng)電機(jī)組的一種運(yùn)行工況，是后續(xù)功率解禍控制的基礎(chǔ)。當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)發(fā)電機(jī)可能會(huì)發(fā)生多次并（脫）網(wǎng)操作。其次，隨著單機(jī)容量逐漸增大，并網(wǎng)安全性也將更加突出。因此，深入研究風(fēng)電

9、機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)，對(duì)于保障其安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義。參考文獻(xiàn)：1宋亦旭.風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原理與控制.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20122阿納亞蒙拉.風(fēng)力發(fā)電的模擬與控制.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20113王全勝,郭純生,曹桂榮.直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制策略研究.電氣自動(dòng)化,2010,(6):16-204周明明,李世華.變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的復(fù)合控制.東南大學(xué)學(xué)報(bào),2012,42(1): 55-615林超峰.雙饋式變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制研究.機(jī)電技術(shù),2012,(5):82-846趙勝會(huì).雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)建模與仿真.科技致富向?qū)?2011,33:119,817任永峰.雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性并網(wǎng)

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11、38(15):13-1713K. Vinothkumar,M.P.Selvan.Novel scheme for enhancement of fault ride-through capability of doublyfed induction generator based wind farms.Energy Conversion and Management.2011,52(7):26512658 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：1研究的主要內(nèi)容（或解決的問題）：隨著風(fēng)力發(fā)電單機(jī)容量的不斷增大，兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)時(shí)引起的電流沖擊已不能忽視。實(shí)現(xiàn)安全平穩(wěn)并網(wǎng)成為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)需要解決的首要問題。通過學(xué)習(xí)了解雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)控制技術(shù)背景，利用互聯(lián)網(wǎng)等方式查閱資料，歸納和總結(jié)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)控制技術(shù)，分析比較幾種方式的特點(diǎn)，提出未來雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)控制技術(shù)的發(fā)展方向。2 擬采用的研究手段（途徑）：（1） 大量查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)資料，了解雙饋風(fēng)