微電網(wǎng)雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電介紹

1、微電網(wǎng)雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù) 報(bào) 告 人：周展 指導(dǎo)老師：孟志強(qiáng)教授微電網(wǎng)背景 隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，超大規(guī)模電力系統(tǒng)的弊端也日益凸現(xiàn)，成本高，運(yùn)行度大，難以適應(yīng)用戶越來越高的安全和可靠性要求以及多樣化的供電需求。一味地?cái)U(kuò)大電網(wǎng)規(guī)模顯然不能滿足要求。 人們開始另辟蹊徑，分布式發(fā)電被提上了日程。分布式發(fā)電具有污染少、可靠性高、能源利用效率高、安裝地點(diǎn)靈活等多方面優(yōu)點(diǎn)，有效解決了大型集中電網(wǎng)的許多潛在問題。 基于此，研究人員提出了一種新的分布式能源組織方式和結(jié)構(gòu)微網(wǎng)微電網(wǎng)定義 微網(wǎng)是由各種分布式電源/微電源、儲(chǔ)能單元、負(fù)荷以及監(jiān)控、保護(hù)裝置組成的集合；具有靈活的運(yùn)行方式和可調(diào)度性能，即能在

2、并網(wǎng)運(yùn)行和孤島2 種模式間切換；通過相關(guān)控制裝置間的協(xié)調(diào)配合，可以同時(shí)向用戶提供電能和熱能；根據(jù)實(shí)際情況，系統(tǒng)容量一般為數(shù)千瓦至數(shù)兆瓦(大唐攸能為兩臺(tái)600MW)；通常接在低壓或中壓配電網(wǎng)絡(luò)中。微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖風(fēng)能 優(yōu)點(diǎn)： 風(fēng)能做是一種分布廣泛的清潔能源，隨著風(fēng)電設(shè)備成本的降低和可靠性的提高風(fēng)力發(fā)電可以作為微電網(wǎng)中優(yōu)先選擇的分布式電源。 缺點(diǎn)：微電網(wǎng)是較薄弱的小型發(fā)配電網(wǎng)絡(luò)，風(fēng)力發(fā)電的接入會(huì)對微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成影響，風(fēng)速的隨機(jī)變化會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電功率的明顯波動(dòng)和電能質(zhì)量的下降（電壓質(zhì)量、波形質(zhì)量和頻率質(zhì)量） 風(fēng)能實(shí)物圖（大唐內(nèi)蒙古赤峰發(fā)電廠）DFIG的引入 我國商業(yè)化兆瓦級風(fēng)電系統(tǒng)多采用雙饋式感應(yīng)發(fā)電

3、機(jī)DFIG(Doublv Fed Induction Generator) 雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)DFIG的變速恒頻發(fā)電機(jī)組是當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電的主流機(jī)型，該系統(tǒng)的變流器容量僅為系統(tǒng)額定容量的13左右體積相對較小，成本較低，因而應(yīng)用廣泛。所以對微電網(wǎng)中DFIG發(fā)電系統(tǒng)控制方法的研究具有重大意義。DFIG實(shí)物圖DFIG原理圖DFIG說明 雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)由定子繞組直連定頻三相電網(wǎng)的繞線型感應(yīng)發(fā)電機(jī)和安裝在轉(zhuǎn)子繞組上的雙向背靠背IGBT電壓源變流器組成。 ”雙饋“的含義是定子電壓由電網(wǎng)提供，轉(zhuǎn)子電壓由變流器提供.由于其定、轉(zhuǎn)子都能向電網(wǎng)饋電，故簡稱雙饋電機(jī).DFIG控制 DFIG風(fēng)力系統(tǒng)控制方法： 1.并網(wǎng)運(yùn)行：

4、微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)DFIG捕獲最大風(fēng)能，并且考慮風(fēng)功率變化引起的電壓波動(dòng)，采用靈敏度分析的方法根據(jù)有功功率變化調(diào)整輸出的無功功率來穩(wěn)定微電網(wǎng)的電壓。 70年代80年代并網(wǎng)控制 微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，DFIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制原理如下圖所示，控制方法由轉(zhuǎn)子變流器控制、網(wǎng)側(cè)變流器控制、儲(chǔ)能系統(tǒng)控制、最大功率點(diǎn)跟蹤和功率協(xié)調(diào)控制組成。 并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的原理圖混合儲(chǔ)能 為了減小風(fēng)速波動(dòng)對微電網(wǎng)的影響，在DFIG出口處并聯(lián)了由超級電容和蓄電池組成的混合儲(chǔ)能裝置，混合儲(chǔ)能可以優(yōu)化蓄電池的充放電過程, 減少充放電小循環(huán)次數(shù), 延長蓄電池的使用壽命。混合儲(chǔ)能原理圖 圖2 應(yīng)用于微網(wǎng)的混合儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)孤島運(yùn)行 孤島運(yùn)行：微電網(wǎng)

5、孤島運(yùn)行時(shí)，DFIG采用變槳距角控制并結(jié)合儲(chǔ)能裝置限制風(fēng)電功率，使DFIG以頻率和電壓可控的方式工作，通過模擬下垂特性和其他逆變器電源一起協(xié)調(diào)控制微電網(wǎng)的頻率和電壓。孤島運(yùn)行原理圖槳距角 槳距角（Pitch Angle）也稱節(jié)距角 ，指風(fēng)機(jī)葉片與風(fēng)輪平面夾角 。 調(diào)節(jié)槳距角的目的主要是：1.啟動(dòng)，獲得比較大的啟動(dòng)扭矩，來使葉輪克服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的空載阻力矩；2.限制功率輸出，在額定風(fēng)速后，使功率平穩(wěn)，保護(hù)機(jī)械和電路系統(tǒng)；3. 減速，提供很大的氣動(dòng)阻力，使葉輪的轉(zhuǎn)速快速降低，避免減速造成的慣性力太大而造成的傷害。 槳距角實(shí)物圖槳距角控制原理 當(dāng)可用風(fēng)功率PwPn時(shí)，由風(fēng)功率提供全部Pn，并且優(yōu)先通過槳

6、距角控制調(diào)整DFIG輸出的有功功率。由于槳距角控制響應(yīng)較慢，當(dāng)調(diào)節(jié)能力不足時(shí)，由儲(chǔ)能裝置配合調(diào)節(jié)。槳距角控制 對于變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組, 在額定風(fēng)速以下時(shí), 風(fēng)力發(fā)電機(jī)按照固定的槳葉節(jié)距角運(yùn)行, 由發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)來控制轉(zhuǎn)速, 調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)的葉尖速比, 從而獲得最大風(fēng)能利用系數(shù)Cp, 風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著風(fēng)速的增加而增加; 在額定風(fēng)速以上時(shí), 風(fēng)力機(jī)作變槳運(yùn)行, 依靠機(jī)械調(diào)節(jié), 改變風(fēng)能利用系數(shù)Cp,從而控制風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速和功率, 避免風(fēng)電機(jī)組超出轉(zhuǎn)速極限和功率極限運(yùn)行。 Pw = 0. 5CpSv3雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)DFIG 雙饋異步發(fā)電機(jī)的定子繞組直接與電網(wǎng)相連，轉(zhuǎn)子繞組通過變頻器與電網(wǎng)連接，轉(zhuǎn)子繞組電源的頻率、電壓、幅值和相位按運(yùn)行要求由變頻器自動(dòng)調(diào)節(jié)，機(jī)組可以在不同的轉(zhuǎn)速下實(shí)現(xiàn)恒頻發(fā)電，滿足用電負(fù)載和并網(wǎng)的要求。由于采用了交流勵(lì)磁，發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)構(gòu)成了“柔性連接”，即可以根據(jù)電網(wǎng)電壓、電流和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，精確的調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出電壓，使其能滿足要求。 DFIG并網(wǎng)控制 DFIG轉(zhuǎn)子變流器控制采用定子磁鏈定向的矢量控制方法，并且計(jì)及定子勵(lì)磁電流的變化，在較精確的模型下實(shí)現(xiàn)了有功功率和無功功率的解耦控制。（所謂解耦控制系統(tǒng)，就是采用某種結(jié)構(gòu)，尋找合適的控