含飞轮储能单元的直驱永磁同步风力发电系统研究结题摘要

随着并网运行永磁直驱风力发电系统在电力系统中的逐步应用，如何提高其输出电能质量以及适应电网故障的运行能力成为人们关注的课题。本研究从直驱永磁同步风电系统及其所并电网的安全稳定运行角度出发，提出一种含飞轮储能单元的直驱永磁同步风力发电系统，深入研究其运行原理及系统控制策略。本项目从该发电系统的输出功率平滑控制技术、辅助参与系统频率调整控制技术以及低电压穿越控制技术等三方面展开研究，以获得其增强能力运行控制方案。在系统输出功率平滑控制技术方面，提出一种适用于该发电系统的功率平滑输出控制策略，所提控制策略无需测量实时风速，可在保证最优风能捕获的前提下实现良好的系统输出功率平滑控制；在辅助参与电网频率控制方面，提出利用飞轮储能单元进行辅助频率调节的控制策略，所提控制策略通过对飞轮储能单元输出功率的灵活控制增大系统等效惯量和阻尼，在实现最大风能跟踪控制的前提下，改善风电接入电力系统的频率特性；在系统低电压穿越技术方面，提出电网对称和非对称短路故障条件下系统的综合协调控制策略，通过控制飞轮电机变换器实现对电网严重短路故障下系统直流侧电压的稳定控制，通过控制电网侧变换器实现电网严重短路故障下系统不同运行目标，以实现故障下发电系统对 电网的有效支撑，增强发电系统的低电压穿越运行性能。本项目通过对含飞轮储能单元的永磁直驱风电系统的全面研究，获得了适用于该系统的运行与控制措施，在实现最优风能利用的同时大幅提高其输出电能质量以及提高系统适应电网故障的穿越能力，为进一步提高工业实际运行机组的运行稳定性及实现故障穿越等奠定了良好的理论基础。 2100433B

随着并网运行永磁直驱风力发电系统在电力系统中的逐步应用，如何提高其输出电能质量以及适应电网故障的运行能力成为人们关注的课题。本研究从直驱永磁同步风电系统及其所并电网的安全稳定运行角度出发，提出一种含飞轮储能单元的直驱永磁同步风力发电系统。本项目将深入研究该发电系统的运行原理，针对该发电系统的输出功率平滑控制技术、辅助参与系统频率调整控制技术以及低电压穿越控制技术，着重研究电机侧变换器、电网侧变换器及储能功率变换器之间的综合协调控制策略。深入研究并评估发电系统参数对系统运行性能和控制的影响，并进一步探讨、研究发电系统参数优化。通过对该永磁直驱风电系统的全面研究，获得适用于该系统的运行与控制措施，在实现最优风能利用的同时大幅提高其输出电能质量以及提高系统适应电网故障的穿越能力，为进一步提高工业实际运行机组的运行稳定性及实现故障穿越等奠定理论基础。

本书主要内容涉及直驱永磁型变速恒频风力发电系统的运行控制基础，直驱永磁风力发电机系统的建模和控制技术，永磁同步风力发电机原理、系统化匹配设计技术和齿槽转矩削弱技术，理想电网条件下永磁同步风力发电系统的矢量控制，以及有功、无功功率解耦调节和最大风能捕获追踪运行。书中还就对称电网故障下直驱永磁风力发电系统的低电压穿越运行，小值不平衡电网故障下PMSG的运行理论，直驱永磁风电机组在电网电压不对称下的穿越运行，电网故障下锁相环技术，同时还对电网电压正常与故障下的预测直接功率控制技术作了深入探讨，完善了并网型直驱永磁风力发电系统的基础理论、设计方法与运行控制策略等方面的研究。 本书可作为新能源开发及风电技术专业的研究生教材，也可供从事风电产品研发、生产制造和运行管理的研究人员及工程技术人员参考。

永磁风力发电机运行控制模拟。 2100433B