集成超导磁储能的大功率电流源型风能变换系统的研究

本项目探索研究一种新型的直流侧集成超导磁储能的大功率电流源型风能变换系统及其控制。该系统不仅继承了风力发电中超导磁储能可平滑有功、提高风场电力系统暂态稳定性的基本优点，还可以改善风能变换系统低压穿越、大惯量风机机械动态控制性能。而基于电流源型变频器的集成结构不仅具有大功率中压电流源型变频器结构简单、dv/dt小、四象限运行、短路保护能力强等诸多优点，而且使系统更加紧凑、控制更加直接。在充分挖掘该集成结构提高系统运行性能的同时，本项目还将通过研究新型PWM策略和高性能控制方案来改善大功率电流源型变频器应用中LC谐振和传统控制方法动态性能较慢的关键问题。项目通过理论、仿真和实验将结合的路线进行研究，为电流源型风能变换系统在具有超导磁储能的风力发电中的应用提供了一种可行方案，并为其深入研究及工业化应用奠定基础。

本项目探索研究一种新型的直流侧集成超导磁储能的大功率电流源型风能变换系统及其控制。该系统不仅继承了风力发电中超导磁储能可平滑有功、提高风场电力系统暂态稳定性的基本优点，还可以改善风能变换系统低压穿越、大惯量风机机械动态控制性能。而基于电流源型变频器的集成结构不仅具有大功率中压电流源型变频器结构简单、dv/dt 小、四象限运行、短路保护能力强等诸多优点，而且使系统更加紧凑、控制更加直接。. 本项目完成工作包括：（1）研究系统各部分容量、参数的理论分析和设计，以及系统在各种工况下的运行策略。（2）研究满足系统运行要求的混合PWM 策略和控制方案。（3）针对所提出的电网侧、电机侧电流源型变换器直流侧和交流侧同时并联结构，本项目研究了多电流源型变换器并联环流抑制问题。（4）研究电流源型风能变换系统中LC 谐振抑制和提高系统动态性能的控制方案。（5）研究基于扩展卡尔曼滤波器的电流源型电机系统参数估计方法，实现了系统的无位置传感器控制。（6）研究分析了该集成风能变换系统在提高风电厂运行性能方面的作用，设计系统提高平滑有功、低压穿越、以及孤岛模式下的控制方案。（7）研究了多个集成超导磁储能风能变换系统在孤岛电网状态下对电网电压的协调支撑作用。. 本项目通过理论、仿真和实验将结合的路线进行研究，为电流源型风能变换系统在具有超导磁储能的风力发电中的应用提供了一种可行方案，并为其深入研究及工业化应用奠定基础。