项目名称: 双端开绕组永磁风力发电系统功率变换与协同控制

项目编号: No.51477113

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 电工技术

项目作者: 宋战锋

作者单位: 天津大学

项目金额: 88万元

中文摘要: 在风电产业规模化发展、机组单机容量不断增大的现有形势下,风力发电系统需要在实时传输功率、安全穿越电网故障的同时,提升机组的稳定与可靠运行能力,对机组设计、运行与控制提出了严峻挑战。在该领域开展深入探索,突破绕组相间电耦合对风电机组稳定运行的制约,具有重要理论意义和工程实用价值。本项目以提升复杂工况下机组稳定与可靠运行能力为目标,围绕双端开绕组永磁风力发电系统及其功率变换技术开展深入研究,充分发挥开绕组结构在相间电气隔离与独立控制特性方面的显著优势。基于系统离散预测模型,研究发电机转矩及网侧输出电流参考轨迹的规划方法。结合系统稳定运行安全约束条件以及参考轨迹的跟踪需求,建立预测控制价值函数,将双端开绕组永磁风力发电系统的稳定与可靠运行问题转化为复杂约束条件下价值函数最小化问题。在此基础上,构建双端开绕组永磁风力发电系统预测控制体系,实现功率变换与可靠运行协同控制。

中文关键词: 风力发电;永磁电机;直驱式;开绕组

英文摘要: Wind industry today is becoming one of the world's fastest growing energy sectors, helping to satisfy global energy demands and offering the best opportunity to unlock a new era of environmental protection. As policy makers become more aware of this reality, most countries around the world have begun pushing hard on its development. With the increase of wind power capacity and the rapid development of wind industry, the stability and reliability of wind turbines should be paid special attention to. The improvement of wind turbine performances is crucial to the further development of wind industry. With the aim of improve the stability and reliability of large wind turbines, a dual-open-winding structure will be studied, and its control strategies will be further developed. The phase isolation characteristics of this structure will benefit the dynamic and steady-state performances of wind turbines. Firstly, a predictive model will be developed based on converter switching states, taking advantage of the inherent discrete nature of power converters. The operating characteristics of wind turbines will be analyzed. Reference trajectories of the electromagnetic torque and the output current will then be determined. Furthermore, system constraints will be studied based on control requirements. In order to track reference trajectories, a cost function is to be constructed. With the aim of power conversion and reliability improvement, the predictive control strategy will finally be developed, on the basis of reference trajectories, control constraints and the cost function. Its effectiveness will be evaluated and analyzed.

英文关键词: wind energy;permanent magnet synchronous generator;direct drive;open winding

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