非理想电网条件下双馈异步风力发电机的增强运行能力控制

本项目研究并网型双馈异步风电机组在外部电网电压谐波畸变、三相不平衡等非理想电网下实现增强运行能力控制的基础理论与关键技术，包括非理想电网对双馈异步发电机及励磁变频器的影响评估与对策研究；非理想电网下增强该类风电机组不间断运行能力、确保电网稳定安全的控制策略和保护措施。具体研究：包括非理想电网、双馈异步风力发电机、转子侧及网侧变换器在内的完整风电机组模型；非理想电网与风电机组间的相互影响和相互依存关系；非理想电网下双馈异步风电机组的不间断运行要求、目标及相应转子侧、网侧变换器增强运行控制策略和先进电流控制器设计。本项目的研究将改变我国尚未掌握较复杂非理想电网、特别是电压谐波畸变及三相电压不平衡共存条件下双馈异步风电系统有效运行控制基础理论和实现技术的落后局面，增强我国大型风电机组安全运行能力，确保风电机组装机容量日益扩大的电网电能质量和电网稳定性，使我国风电技术研究进入并赶超世界先进水平。

本项目主要研究并网型交流励磁变速恒频双馈异步风力发电机组（DFIG）在外部电网非理想(电压谐波畸变、三相电压不平衡)条件下，实现增强运行能力控制的基础理论与关键技术。具体研究：非理想电网电压条件下包括电网、DFIG、转子侧及网侧变换器在内的完整风电机组正、负序对称分量模型；非理想电网与风电机组间的相互影响、相互作用及相互依存关系；非理想电网电压下DFIG风电机组不间断运行的控制要求、目标及相应励磁用转子侧、网侧变换器实现增强运行能力的控制策略和先进电流控制器设计。.本项目：.（1）提出了适应于非理想电网下包括电网、DFIG、转子侧及网侧变换器在内的完整风电机组正、负序对称分量控制模型和相应控制对策，难点是如何在非理想电网电压下建立DFIG风电系统复杂模型并获取系统正、负序基波、谐波电流和有功、无功功率指令形成的控制算法，采用了瞬时功率理论和对称分量建模与分析方法，取得的成果有. 1）建立了非理想电网条件下正、反转同步速旋转坐标系、各次谐波角速度旋转坐标系中，包括电网、DFIG、转子侧及网侧变换器在内的完整DFIG风电机组d-q分量模型；2）通过网侧、转子侧变换器的协调控制方案，实现了DFIG风电机组本身的安全运行（如抑制风机低频转矩脉动）并对电网提供不平衡补偿的增强能力运行。.（2）提出了非理想电网下DFIG风电系统的关键控制技术，难点是如何解决分解过程中引起的延时问题并实现对正、负序基波、谐波电流的快速、精确控制，采用了电网基波电压同步信号检测技术和比例-积分-多频谐振(PI-MFR)控制技术，取得的成果有.1）改善了控制系统的锁相环，获得了非理想电网条件下有效控制的基准；据此，快速、准确地提取了基波正、负序分量以及各次谐波分量；2）拓展了无须正、负序分解的比例-积分-谐振（PI-R）电流控制方案，使其适用于电网电压谐波畸变且三相不平衡等复杂非理想电网下网侧、转子侧励磁变换器的运行控制，重点解决了保证控制系统稳定性的PI-MFR关键参数优化。.结合项目研究，培养了硕士1名（已毕业），博士3名（在读直博生），在国际学术期刊、国际会议及国内核心期刊上发表论文27篇，包括SCI收录15篇（8篇IEEE Transactions、含1篇ESI）、EI收录12篇、获国家发明专利2项，出版专著1本，成功申请获得国家自然科学基金青年-面上连续资助项目1项（编号：5127719）