提高DFIG低电压穿越能力的改进控制策略

双馈感应发电机(doubly fed induction generator, DFIG)并网处发生短路故障时,基于传统crowbar技术的DFIG低电压穿越能力较低,须从电网吸收大量的无功功率,机端电压难以恢复。针对这一技术弊端,提出一种改进的综合控制策略:首先在原有crowbar技术的基础上引入直流卸荷电路(DC-chopper),在故障时能够抑制直流母线过电压和转子侧过电流;其次在转子侧变换器引入一个定子励磁电流的微分补偿项控制,以提升机组系统轴系机械应力。当电网发生严重故障时,改进的网侧变换器控制策略可将正常运行模式切换到无功支撑模式,从而补偿系统所需无功并为电网提供部分的无功功率。在PSCAD/EMTDC平台搭建DFIG并网的仿真模型,其仿真结果表明,在不同电压跌落程度下,提出的控制策略均能提高DFIG的低电压穿越能力。     

大容量发电机可控硅静止励磁系统中出现异常过电压的初步探讨

本文初步探讨了造成可控硅静止励磁系统中过电压的两个原因:1.定子—转子间电磁感应;2.变压器绕组间电容传递电压。并介绍了某些进口机组中应用的过压保护装置。     

抽凝机组发电机励磁故障分析

励磁系统是抽凝机组发电机的重要配套装备,良好的励磁系统对改善电力系统运行有着重要的意义。根据抽凝机组发电机静止励磁装置的运行状况及其特点．详细分析了该装置在运行过程中可能出现的故障、判别方法,以及所采取的相应处理措施。电力系统正常运行时,发电机励磁电流的变化是影响电网的电压水平和并联运行机组间无功功率的分配的主要因素,良好的励磁系统在保证电能质量、无功功率的合理分配及提高电力系统运行的可靠性方面都起着十分重要的作用。     

考虑励磁限制的典型三节点电力系统分岔分析

以一个典型的电力系统模型为基础,分析了考虑励磁限制所导致的各种分岔行为。为了研究方便,对励磁限制器的限制作用采用一光滑的函数进行模拟。研究结果表明:励磁限制的引入会导致系统的分岔行为发生本质的变化,在考虑励磁限制的情况下,系统会出现倍周期分岔(PDB)和多吸引子现象。最后通过仿真证实上述现象的存在,解释了多吸引子及其相关解的本质特征,为系统进行分岔分析时如何考虑各种限制作用提供了一种新的思路。     

基于可变阻尼器的双馈风电机组故障穿越控制策略

为了解决双馈风电机组(doubly-fed induction generator wind power generation system,DFIG-WPGS)在连接点电网电压发生跌落故障时的转子过电流、改善DFIG-WPGS的故障穿越(fault-ride-through,FRT)性能等问题,提出了应用于DFIG-WPGS的可变阻尼器(based on variable damper,BVD)的控制方法。该控制方法采用基于虚拟撬棒电阻电感的负反馈控制,在DFIG转子侧引入的虚拟撬棒电阻与故障时电网电压跌落程度相关,且虚拟撬棒电阻的取值控制在合理的取值范围之内;BVD控制方法通过在DFIG转子电流控制环引入阻尼器,限制故障状态下DFIG的转子过电流,且对故障过程中的转子电流进行有效控制。连接点电网电压发生深度跌落故障时DFIG-WPGS的FRT仿真结果显示:在连接点电网电压深度跌落故障发生时刻,BVD控制方法的交流励磁电源直流侧电压的泵升幅度比矢量控制方法的更小,BVD控制方法的DFIG转子过电流幅值更小,而且故障期间转子电流的幅值比矢量控制方法的更大,更利于DFIG的功率控制;实验结果进一步验证了BVD控制方法的有效性。在改善DFIGWPGS的FRT性能过程中,基于可变阻尼器的控制方法不仅可以有效抑制交流励磁电源的直流侧过电压、抑制DFIG转子过电流,而且可以有效控制故障过程中DFIG的输出功率,该方法在风电场具有一定的工程实践使用价值。     

交流励磁发电机动态分析模型

根据转子结构对称的交流励磁发电机的基本方程式,结合该类电机励磁系统的特点和异步运行的特征,综合考虑了励磁系统的3个调节量;励磁电压的频率、幅值和相角。定义转子磁通（电流）在定子绕组中的感应电热与定子电压的夹角为功角,将转子旋转磁场角频率与同步角频率之差引起的功角分量和转差率作为状态变量,推导了其四阶简化动态分析模型。同时给出了单机无穷大系统中交流励磁发电机的状态方程,为含交流励磁发电机的单机无穷大系统的研究提供了理论基础。     

高压直流故障电流限制器的研制

高压直流故障电流限制器HVDCFCL(High Voltage Direct Current Fault Current Limiter)在环境特殊的先进实验超导托卡马克EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)核聚变实验装置,尤其是一些对电气故障敏感的关键设备上起到了有力的保护作用。为设计高可靠性的HVDCFCL装置,在Fink、Baker和Owren(F-B-O)原设计模型等效时变电阻忽略并联电感模型基础上,给出了限制器铁芯叠片内层部分完全饱和的分析方法。建立了考虑等效并联电阻与电感的仿真模型。利用其结构约束条件,设计完成的新模型测试结果表明,当最内层铁芯叠片未完全饱和时,实测测试结果与理论分析结果基本吻合;在电压等级较高时,随着铁芯叠片饱和度逐渐升高,吻合度随之降低,此时考虑并联电感效应的仿真波形与实测波形有较好的吻合。改进了F-B-O高压直流故障电流限制器设计方法,并给出了相关仿真方案,仿真结果验证其能将故障电流限制在400A以内。     

双馈风力发电机并网控制策略研究

研究限制风力发电机在并网时的瞬变电流,避免对电网造成过大的冲击。通过建立DFIG空载数学模型,应用定子磁链定向的DFIG空载并网控制策略,并对一台2MW的DFIG空载并网进行了仿真验证,仿真结果表明,调节DFIG的定子电压与电网电压在幅值、相位、频率上高度吻合。     

一种改进发电机动态稳定的方法

快速励磁系统在提高电力系统暂态稳定性的同时,会加剧电力系统的低频振荡。本文采用发电机转子等效电势建立发电机与无穷大系统的戴维南等效电路,建立发电机的电磁输出功率表示式,分析励磁调节对发电机电磁功率的影响,并采用固定励磁和自动励磁两种励磁方法进行动态仿真对比。结果表明:在发电机动态振荡过程中,励磁电流按照电压偏差调节,加剧了发电机与系统之间的功角振荡并延长了持续时间;过低的励磁输出造成发电机输出电磁功率减小,在一定程度上影响了发电机的动态稳定性;发电机端电压过电压时,采取限制低励磁的控制对发电机励磁输出电压进行限制控制,经发电机动态仿真计算与自动励磁动态仿真对比,可知在一定程度上可明显改善发电机的动态稳定性,具有较好的实用性。     

串联补偿型故障电流限制器的研究

介绍了传统故障限流技术发展现状和应用情况．提出了一种具有串联补偿功能的短路故障电流限制器（FCL）-由电容器、限流电感、快速开关、ZnO避雷器、可控火花间隙组成．电网正常运行时,电容和限流电感接入对电网起串联补偿作用,发生短路故障时,快速开关迅速动作FCL呈感性限制短路电流．用MATLAB对单机一无穷大系统发生三相短路故障情况下的系统进行仿真,仿真结果表明该FCL具有限流效果好,限流速度快,无电能损耗的优点．     

拓宽调速范围的微机PWM变频传动系统

本文对单CPU结构的PWM变频调速系统做了一些探讨。为解决系统中存在的微机计算速度偏低和硬件复杂性问题,较好地处理软件和硬件的配合问题,本文提出了在较少的硬件结构基础上,通过在线设置辅助数据表,实现计算和存贮相结合的PWM方式:在设计中,利用了微机键盘和显示器实现系统管理。为解决电动机低速运行时机械特性变软这一问题,本文提据电动机定子电压和频率的协调控制原则,实现以电动机基波电流和功率因数为反馈信号的协调控制。实验结果表明,所设计的变频调速系统具有较宽的调频范围、较高的电压及频率分辨率,低速带负载能力大为改善,操作灵活方便。     

永磁同步电机直接转矩控制不合理转矩脉动抑制研究

针对传统永磁同步电机直接转矩控制系统中的不合理转矩脉动现象,分析了电压矢量对电磁转矩的作用,给出了不合理转矩脉动产生的根源,由此提出了一种改进的开关表。这个开关表在一个扇区内可以使用6个有效电压矢量。仿真结果表明:文中提出的控制策略可以在定子磁链圆部分区域内有效减小转矩脉动。这为解决直接转矩控制中的转矩脉动提供了新的思路。     

VSC-HVDC互联系统电压稳定控制策略

柔性直流输电系统具有有功无功可独立解耦控制的特点,使其不仅可以实现直流系统内有功的合理分配,还可以通过对无功的控制辅助所连接的交流系统以维持电压稳定。为充分挖掘电压源型换流站无功输出潜力,提高与之连接的交流系统的电压稳定性,作者提出一种基于VSC-HVDC互联系统的电压稳定控制策略。在两端柔性直流系统中,对整流站采用直流电压偏差斜率控制,逆变站采用定直流电压控制,按照无功优先模式设置电流限幅即以无功电流的大小决定有功电流的限幅值,分别针对整流站和逆变站设计有功电流动态限幅控制器,扩大无功电流限幅值。在不需要站间通信的情况下,将VSC-HVDC输电系统部分有功转换为无功,提高了换流站的无功输出能力,以此减轻扰动或事故端系统调整无功的负担。通过仿真软件PSCAD/EMTDC进行仿真验证,结果表明所提控制策略充分利用了VSC-HVDC互联系统的功率调整能力,提高了VSC-HVDC互联系统的交流电压稳定性。该控制策略为通过VSC-HVDC系统连接的交流系统的电压稳定问题提供了一种新的解决方案。     

风电场双馈电机无功功率控制

分析了双馈电机在定子磁场同步旋转的dq轴和电压矢量定向下的电压、电流、力矩、功率等数学模型,提出了计算无功极限的方法。对双馈电机有功和无功解耦控制进行探讨,给出了具体控制无功发生能力的控制策略,并通过算例探讨了双馈机组在无功和有功分别单一发生改变时转子电压电流变化情况。仿真结果表明控制转子电流无功分量可以控制定子无功的发出或吸收,从而充分发挥风电机组无功调节的能力,改善系统电压水平。     

基于磁链误差矢量预测的PMSM直接转矩控制

为了抑制磁链和转矩脉动引入了磁链误差矢量预测，在分析永磁同步电动机（PMSM）直接转矩控制基本原理的 基础上，结合空间矢量调制思想，提出了一种通过预测磁链误差矢量的改进型直接转矩控制（FEV-DTC）策略，将转矩误 差经过一个PI控制器之后作为磁链旋转速度的参考值，与磁链给定值结合成为预测的磁链差值矢量，然后计算应采用的 电压矢量.电压矢量用空间矢量调制（SVM）方法实现.仿真和实验结果表明，与基本直接转矩控制（DTC）相比，FEVE- DTC能显著减小磁链和转矩脉动，具有更优越的运行性能.     

异步电机定子电流内模自适应控制及实现

针对转子磁场定向下的异步电机定子电压方程中存在着励磁电流和转矩电流分量的交叉耦合,使得转矩电流的调节受到励磁电流的影响,提出了异步电机定子电流的内模自适应控制及其在转子磁场定向矢量控制中的实现方法.根据内模控制(IMC)原理设计异步电机电流调节器,用矩阵奇异值分析了IMC电流调节器的鲁棒性;用最小二乘法对模型参数进行辨识;将其应用于异步电机转子磁场定向的矢量控制中.通过对电流调节器传递矩阵函数的仿真及用DSP实现的异步电机矢量控制,验证了自适应IMC电流调节器的良好性能.     

基于转矩角的永磁同步电动机弱磁控制研究

为提高永磁同步电机(PMSM)的性能和调速空间,设计一种以转矩角为控制对象的弱磁控制策略.利用电压矢量在静止两相坐标系的变换值与直流母线电压的参考值构成负反馈,并运用防积分饱和PI调节器得到一个控制参数,并将其作用到定子电流矢量的转矩角上.通过调整转矩角使得定子电流矢量工作在弱磁区域,以得到PMSM更大的调速空间.该策略可实现电压矢量近似连续调节,有效减小了PMSM的转矩脉动,提高了系统的性能.最后,借助MATLAB构建了转矩角弱磁控制系统的仿真模型,结果验证了该弱磁系统的可行性和快速性.     

改进电压模型的异步电机矢量控制系统仿真

针对电压模型在低速区存在的缺陷,采用一种改进型电压模型,该模型由电压模型和电流模型有机地组合而成,扩展了电压模型的调速范围。设计了基于改进电压模型的矢量控制系统动态仿真模型,在低速区和高速区改变定子电阻进行动态仿真,并对仿真结果进行分析,仿真结果验证了该方法的正确性、合理性。     

DFIG在微电网中的电压频率协调控制策略

为了抑制双馈异步风力发电机(DFIG)因自身有功输出波动导致的微电网电压频率波动,提高其对微电网孤岛运行下电压频率支撑的能力,研究分析了DFIG有功虚拟惯量控制以及定子侧无功功率极限,提出了一种基于f-P和V-Q下垂控制的DFIG电压频率协调控制策略.在DFIG V-Q下垂控制中引入逻辑积分环节,在不额外使用补偿装置下有效抑制电压频率的持续波动,并且在微电网电压频率跌落时,能够与其他采用下垂控制的分布式电源(DG)构成对等控制策略,共同为微电网提供电压频率支撑.最后在DIgSILENT仿真软件中搭建了微电网模型,仿真结果验证了控制策略的有效性.     

码间干扰效应对I-UWB频谱效率的限制作用

对于脉冲超宽带(I-UWB)系统,随着传输速率的提高而增强的码间干扰致使误码率恶化,限制了可实现的最高速率,从而降低了频谱效率。作者分析了码间干扰对I-UWB频谱效率的限制作用。首先推导了I-UWB的码间干扰估算公式,然后仿真了在IEEE定义的4种信道模式下,随着传输速率的增加码间干扰对误码率的恶化作用。结果表明,如果要求未编码的误码率不高于千分之一,由于码间干扰效应,系统可实现的最大传输速率远小于传输带宽所允许的最大速率,当采用二阶高斯脉冲时最高频谱效率只有带宽的百分之几。