基于二极管箝位三电平变流器2MW直驱式风电系统研究

将高压大功率的三电平变流技术应用到直驱风力发电系统中,变流器电路结构为背靠背二极管中点箝位式三电平结构。三电平变流器采用空间电压矢量脉宽调制技术;机侧变流器采用基于最大转矩电流比的双闭环控制方案,实现了最大功率追踪且发电机运行平稳;网侧采用电网电压定向的矢量控制,实现了有功功率和无功功率的解耦控制,保证了直流侧电压的恒定,而且使得变流器工作在单位功率因数状态。研究结果表明,基于二极管箝位三电平变流器的2 MW直驱式风电系统,既实现了最大风能追踪和有功、无功的动态控制,又保证了向电网馈入高质量的友好型电能。     

用于提高发电机-变流器组出口电压的新型风电变流器及其特性分析北大核心CSCD

文章提出一种新型中低压混合拓扑的风电变流器,该变流器机侧采用两电平变流器级联,网侧采用三电平变流器,提高了网侧变流器电压等级,减少了电缆的数量。首先对新型风电变流器的电压特性进行Simulink仿真验证,表明新拓扑结构不需要提升发电机绝缘要求;然后,对网侧变流器中点电位平衡进行了分析,并提出了一种改进的虚拟空间矢量调制策略,该策略能够在较高调制度下实现中点电位平衡,并通过RTLAB硬件在环实验验证了其中点电位平衡能力;最后,对新型风电变流器的效率与成本进行了分析,指出同功率等级下,新型风电变流器较低压并联型风电变流器有显著的效率与成本优势。     

采用双馈电机的抽水蓄能机组技术概述

传统的可逆式水泵水轮机和同步发电电动机组成的二机式抽水蓄能机组,存在一些固有的缺点,例如无法兼顾水轮机工况和水泵工况的最优效率、水泵工况下不能灵活调节吸收的有功功率,这些缺点都与机组转速不可调节有关.采用双馈电机的抽水蓄能机组技术,机组转速可在一定范围内调节,便可以解决上述问题.双馈电机的转子采用了交流励磁,转子提供到气隙的合成旋转磁场仍保持与定子旋转磁场保持同步.交流励磁电源采用电压源型变流器,变流元件为全控型电力电子元件绝缘柵级晶体管(IGBT)或注入增强柵级晶体管(IEGT),采用脉宽调制技术获得幅值和频率可调节的交流输出电压.电压源型变流器不仅是机组的励磁电源,还可以用作机组在水泵工况启动时的电源.     

基于模型预测控制的机侧变流器功率模块结温波动抑制策略

针对双馈风电机组运行在同步转速点附近时,低输出频率使机侧变流器功率模块承受较大结温波动,致使变流器可靠性降低的问题,提出一种结温波动抑制的模型预测控制(MPC)策略.首先,基于双馈感应电机电压和磁链方程,推导功率预测控制模型;其次,构建基于机组最大功率跟踪(MPPT)的目标函数;然后,搭建基于MPC的双馈风电机组电热仿...     

变转速抽水蓄能机组控制策略选择

文章从变转速抽水蓄能机组特性及建设目的出发、讨论了变转速抽水蓄能机组控制策略,推荐采用变流器控制功率,调速器控制转速的控制策略,最后讨论了变转速抽水蓄能的启停策略,希望对以后工程建设有借鉴作用.     

抽水蓄能机组停机过程仿真及优化

抽水蓄能机组出口断路器通过合、分闸操作来控制抽水蓄能机组的启停及运行工况的切换,影响着抽水蓄能系统的运行情况;抽水蓄能机组出口断路器开断电流的大小决定其触头损耗的多寡,开断电流的减少可减缓断路器的损耗,延长其使用周期。通过建立抽水蓄能机组仿真模型,研究发电与抽水工况停机过程中有功和无功功率对断路器开断电流的影响,根据仿真结果,选取最优电压调节器放大倍数和最小导叶开度,优化停机流程,达到了减少断路器开断电流的目的。     

电网电压连锁故障下双馈式风力发电机鲁棒增强控制策略

针对双馈式风力发电机的传统控制策略存在鲁棒性能较差,过渡过程持续时间较长,母线电压过调制等问题,提出一种改进的电压连锁故障穿越控制方案。通过对转子侧变流器采用鲁棒控制策略,网侧变流器采用改进无功电流控制策略,可同时改善双馈式风力发电机的低电压穿越(LVRT)和高电压穿越(HVRT)能力。同时以双馈式风力发电机的定子动态磁链为分析基础,推导其在电压骤降和骤升故障期间的过渡过程特性。仿真表明:所提出的双馈式风力发电机的鲁棒增强控制策略,可有效提高风力机在电网电压连锁故障情况下的穿越性能。     

双馈风力发电机变流器控制系统设计优化仿真研究

本文利用matlab-simulink建立了双馈风力发电机变流器仿真模型,优化设计了机侧网侧的控制系统。通过实例仿真模拟了变流器预充电、网侧变流器调制、机侧变流器调制、控制发电机与电网同步以及并网发电的整个运行过程,验证了变流器控制系统设计的正确性与合理性。     

Z源型单相全桥中点钳位逆变器研究

为了克服传统多电平逆变器不能升降压的缺点,将Z源阻抗网络引入传统单相全桥中点钳位型(NPC)逆变器。通过对Z源型单相全桥NPC逆变器工作原理的详细分析,采用单相多电平空间矢量调制方法,将直通状态导入冗余矢量,对冗余矢量进行合理组合后可实现逆变器的中点电位自平衡和升降压输出。在理论分析的基础上,对Z源型单相全桥NPC逆变器进行仿真和实验,结果证明了拓扑结构的优越性及调制策略的可行性。     

叶轮质量不平衡故障下双馈风力发电机特性分析

针对双馈风力发电机组叶轮质量不平衡故障展开研究,综合考虑机组最大风能追踪控制策略(MPPT)以及转子侧矢量控制策略,分析叶轮质量不平衡故障对双馈风力发电机电气特性的影响,推导转子电流的解析表达式,并得出定子电流和功率的变化特性。然后在Matlab/Simulink平台进行仿真,并通过实验进行验证。仿真和实验表明,叶轮质量不平衡故障时双馈风力发电机功率发生波动,频率为叶轮转频及其倍频;定、转子电流中除基波外还包含调制谐波,调制频率为叶轮转频及其倍频。     

改进的双馈风电机组故障穿越控制策略研究

基于传统矢量控制技术,该文提出一种改进的矢量控制技术来抑制双馈感应电机故障期间的转子过电流,以提高双馈风电机组故障穿越能力。从分析传统矢量控制技术入手,提出一种改进的矢量控制技术,其主要特点是反映定子电压瞬态对转子电流的影响,但并未增加控制的复杂程度。从理论的角度对所提方案能提高双馈风电机组故障穿越能力的机理进行深入分析。最后,对基于PSCAD/EMTDC软件环境下搭建的2 MW双馈风电机组模型进行仿真研究。仿真结果表明所提方案能有效抑制双馈感应电机故障期间的转子过电流,从而提高双馈风电机组的故障穿越能力。     

基于精细化模型的水泵断电工况导叶关闭规律多目标优化

为提高可逆式抽水蓄能机组水泵断电工况过渡过程动态品质,提出一种基于抽水蓄能机组精细化模型的导叶关闭规律多目标优化策略,即先建立能精确反映各水力单元水压特性的过水系统模型,采用基于改进Suter变换-BP神经网络的水泵水轮机插值求解机制保证机组转速在极端工况区(驼峰区和反"S"区)的准确求解;然后均衡考虑抽水蓄能机组水泵断电工况下转速上升率和全流道特定节点压力脉动值,提出涉及水力、机械复杂因素的多重约束条件;再将邻域搜索和混沌变异机制引入到改进引力搜索(IGSA)算法中,并对所建模型进行优化求解。仿真结果表明,该策略可为导叶关闭规律优化和水泵断电工况下机组安全稳定运行提供有效的技术指导。     

双馈风电机组Crowbar保护电阻阻值优化整定

电网发生故障导致双馈感应发电机转子绕组经Crowbar保护电阻Rcb短接后,将引发风电机组后续的暂态过程。在后续的暂态过程中,如果Rcb阻值不当,一方面将危及转子侧变流器运行安全,另一方面将导致风电机组电磁转矩和机械转矩不能达到新的平衡,引起转子加速,可能触发超速保护动作,致使风电机组发生超速脱网。仅考虑保障转子侧变流器运行安全整定Rcb阻值,将使风电机组存在超速脱网风险。分析Rcb阻值对Crowbar保护动作后双馈风电机组转矩平衡关系的影响,推导双馈风电机组发生超速脱网的边界条件。在此基础上,提出综合考虑保障转子侧变流器运行安全和降低超速脱网风险的Rcb阻值优化整定方法。仿真结果表明方法的有效性。     

基于空间矢量PWM的多电平NPC功率变流器电压平衡控制

传统NPC拓扑受到直流中性点上电压不平衡的影响,不仅导致系统不稳定,还会影响电容器和半导体器件的额定值,增加总功率损耗。基于此,提出了一种适用于单相三线配电系统的新型变流器拓扑结构及其控制策略。所提变流器为中性点箝位（NPC）的H桥。为了解决基于NPC的变换器直流端口电容电压平衡问题,还提出了一种基于空间矢量PWM的直流端口电压平衡方法来平衡中性点电压,该方法充分考虑了输出电压的谐波影响和开关损耗,还定义了所应用的矢量序列。最后,通过与传统变流器进行仿真比较,以验证变流器在平衡和不平衡负载情况下的开关损耗的优越性。此外,还进行了实验验证,结果验证了所提电压平衡方法的有效性和优越性。     

基于RTDS小步长算法的并网双馈风力发电系统故障仿真研究

为研究并网双馈风力发电系统故障实时运行特性,根据双馈风力发电机并网动态数学模型,在实时数字仿真平台（real time data simulator,RTDS）上搭建基于小步长元件的2 MW双馈式风力发电系统的仿真模型,其“背靠背”变流器采用经典的矢量控制策略。在风力发电系统并网母线故障情况下,分别对风机机械功率与发电机电磁功率的运行特性和背靠背变流器两侧功率及电压等变化情况进行仿真研究。仿真结果表明,故障时基于小步长算法的双馈风力发电系统具有良好的动态性能,同时验证所采用控制策略的有效性。     

双馈风力发电用交直交变流器控制策略的研究

概述了变速恒频双馈风力发电用交直交变流器的工作原理,转子侧变流器采用基于最大功率点跟踪的并网发电解耦控制策略,网侧变流器采用基于固定开关频率与电网电动势前馈相结合的双闭环控制策略,构建了110kW变速恒频双馈风力发电模拟平台,经过实验结果分析验证了上述控制策略的有效性和可行性。     

永磁直驱风电机组的三电平升压变流技术

对于额定功率为2 MW或更高容量的变流器,背靠背(BTB)中点钳位型(NPC)变流器可以降低系统的成本、体积以及复杂性。文章提出一种新型拓扑结构,该结构采用二极管整流,三电平升压(TLB)和中点钳位型变流器,能够进一步降低系统的成本和体积。该结构在直流侧完成最大功率点跟踪(MPPT)控制计划,使TLB解决MPPT和直流侧电容平衡问题,为中点钳位控制提供更大的灵活性。最后以3 MW永磁风力发电系统为仿真对象,仿真结果验证了该拓扑结构和控制策略的正确性。     

抽水蓄能机组调速器双微分通道的PID控制算法

抽水蓄能机组在低水头下启动运行时,受水泵水轮机“S”形特性的影响,空载工况下机组的单位转速相对较大,很容易进入反水泵工况区,导致不稳定运行。为了提高低水头下抽水蓄能机组的空载运行稳定性,在现有PID调节器的结构上增加了一个微分通道,研究了采用双微分通道的PID调速器控制算法。仿真计算证明,采用双微分通道进行调节,调速器微分环节在较宽的调节范围内都起作用,有效减小了抽水蓄能机组“S”形特性的影响,提高了机组在低水头空载时的稳定性。     

燃气轮发电机三电平变频起动装置的研制

提出了一种用于燃气轮发电机启动的二极管中点箝位型(NPC)三电平静止变频器(SFC),并对三电平SFC进行了仿真和试验研究.结果表明:三电平SFC应用一种准双极性空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术解决了三电平输出电压突变的问题,并采用基于零序分量叠加的控制技术有效抑制了中点电压波动,解决了电流型SFC起动装置存在的严重谐波污染、起动转矩小和附加机械振动等问题.此外,对该装置功率器件的水冷散热器进行了合理设计.     

大功率双馈发电机"孤岛"并网方式

基于双馈发电机的特性并结合矢量控制的方式,提出了一种新型的大功率双馈发电机并网方式：“孤岛”并网方式。详细地介绍了“孤岛”并网方式的工作思路和原理,并分别给出了电机侧变流器和网侧变流器的具体控制方案。最后利用Matlab／simulink对所提出的方案进行了仿真,仿真结果充分证明了该方案的可行性。